Urzeitliches Magnetfeld war zweipolig stabil wie heute

Das Magnetfeld der Erde hatte auch vor einer Milliarde Jahren schon seine heutige zweipolige Form. Das zeigen Analysen von Lavagestein in Nordamerika aus dieser Zeit. Diese jetzt in „Nature Geoscience“ veröffentlichte Erkenntnis widerspricht Theorien, nach denen das Erdmagnetfeld einst sehr viel instabiler, komplexer und sogar bis zu achtpolig gewesen sein soll. Zudem bestätigt es auch die Rekonstruktionen der Kontinentverteilung in der Erdgeschichte.

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Wie sah das Magnetfeld der Erde früher aus? Diese Frage wird seit langer Zeit unter Geoforschern heiß diskutiert. Immerhin beeinflusst die Antwort darauf auch viele Rückschlüsse, die heute aus den in urzeitlichen Gesteinen konservierten magnetischen Signaturen gezogen werden. Eine gängige Theorie geht davon aus, dass das vergangene Magnetfeld nicht wie heute einem Dipol gleicht, sondern gleich vier oder sogar acht Pole besaß. Das aber würde bedeuten, dass viele Modelle der Anordnung der Kontinente in der Vergangenheit nicht korrekt wären.

Dipol oder komplexes Feld?

„In den letzten 30 Jahren haben viele Wissenschaftler befürchtet, dass die Geometrie des irdischen Felds komplex und vielfältig war”, erklärt Adam Maloof, Professor für Geowissenschaften an der Universität von Princeton. „Ein so komplexes Feld macht es schwer, die vergangene Geographie des Planeten zu rekonstruieren, weil sie sich dabei nicht auf ein berechenbares Magnetfeld verlassen können.“ Denn einer der Hauptbausteine bei solchen Rekonstruktionen ist die magnetische Ausrichtung von Mineralen im Gestein möglicherweise einst zusammenhängender Landteile.

Maloof und Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology und der Yale Universität haben nun diese Theorien erneut überprüft – und für falsch befunden. Indizien dagegen fanden sie in 1,1 Milliarde Jahre altem Lavagestein aus dem Gebiet des Lake Superior in Nordamerika. Diese Lava gelangte an die Oberfläche, als sich damals in der Mitte des Kontinents die so genannte Keweenawan Rift bildete, eine Verwerfung, an der beide Landesteile auseinanderstrebten.

Urzeitliche Lavaschichten als Indiz

Die Forscher analysierten die Ausrichtung der magnetisierten Mineralbestandteile im Gestein, um die Orientierung des Magnetfelds zur Zeit der Eruptionen festzustellen. Die weitgehend unveränderten und zusammenhängenden Schichten ermöglichten es ihnen, die Veränderungen des Magnetfelds über mehrere Millionen Jahre zu verfolgen. Im Laufe dieser Zeit, so zeigen die Ergebnisse, gab es zwar drei Umpolungen des Erdmagnetfelds, seine allgemeine Form war jedoch konstant ein Dipol – es gab immer nur zwei entgegengesetzte Pole.

Magnetfeld stabiler als gedacht

In dieser Studie zeigen wir, dass das Magnetfeld der Erde in der Vergangenheit stabiler war als bisher angenommen”, so Maloof. „Vermeintliche Belege für ein komplexeres Feld waren Artefakte der Art und Weise, wie die Gesteine gesammelt worden waren.“ Die vorherigen Ergebnisse basierten zwar auch auf Gesteinen Nordamerikas, waren aber teilweise verfälscht durch die Geschwindigkeit, mit der sich der Kontinent damals in Richtung Äquator bewegte.

Die neuen Daten bestätigen unter anderem die Rekonstruktionen beispielsweise des Kontinents Rodinia, der in der Zeit von vor einer Milliarde Jahren bis vor 800 Millionen Jahren existierte. Nach gängiger Lehrmeinung soll eine extreme Klimaabkühlung und die erste schnelle Entwicklung primitiver Lebensformen vom Auseinanderbrechen des Kontinents vor 700 Millionen Jahren gefördert worden sein.

Wichtig auch für Klimageschichte

„Wir müssen ein funktionierendes Modell darüber besitzen, wie sich das geomagnetische Feld in der Vergangenheit verhalten hat, wenn wir darüber reden wollen, wie sich die Platten bewegt haben, wie schnell sie sich bewegten und wie sich die alten Superkontinente zusammensetzten“, erklärt Nicholas Swanson-Hysell, Geowissenschaftler der Princeton Universität und Erstautor der Veröffentlichung.

Um Aussagen vor allem über das Klima der Vergangenheit machen zu können, muss die Landmassenverteilung, die einen wichtigen Klimafaktor darstellt, bekannt sein. Die Form und Position der Kontinente beeinflusst beispielsweise die Meeresströmungen, die globalen Durchschnittstemperaturen aber auch die Windmuster, so Maloof. Wenn klar ist, dass das Magnetfeld stabil war, und die Rekonstruktionen stimmen, dann eröffnet dies auch neue Möglichkeiten, aus der Klimageschichte auf die Entwicklungen der Zukunft zu schließen.

(Princeton University, 06.10.2009 – NPO)