Erdmagnetfeld beeinflusst Klima

Dass das Erdmagnetfeld Klima und Temperaturen auf der Erde beeinflusst, wird schon lange vermutet. Wie dies geschieht, war jedoch unklar. Jetzt haben Forscher einen Mechanismus entdeckt, der dies erklären könnte: Meerwasser nimmt weniger Kohlendioxid auf, wenn das Magnetfeld schwächer ist. Da das Magnetfeld der Erde seit 150 Jahren abgenommen hat, könnte dies den Klimawandel – wenn auch nur wenig – noch verstärken.

Archäologie bestätigt Theorie

Bestätigung für die Theorie, dass das Erdmagnetfeld und die klimatischen Bedingungen zusammenhängen, liefern geo-archäologische und archäomagnetische Studien. So wurde beobachtet, dass in den letzten vier Jahrtausenden vor Christus abrupte Zunahmen des Erdmagnetfelds jeweils mit einer Abkühlung der Temperaturen auf der Erde einhergingen. Zudem wurde ein Zusammenhang zwischen einem stärkeren Erdmagnetfeld und kälteren Perioden seit 700 nach Christus beobachtet.

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Dies konnten Geowissenschaftler feststellen, indem sie archäologische Funde aus verschiedenen Zeitperioden analysierten und aus deren Magnetisierung auf die Stärke des damals vorherrschenden Magnetfelds schlossen. Weiterhin beobachten Forscher, dass die Stärke des Magnetfelds der Erde seit Beginn der Messungen vor 150 Jahren kontinuierlich abgenommen hat. Bislang war jedoch weitgehend unklar, durch welche Mechanismen das Erdmagnetfeld eine Abkühlung oder Erwärmung auf der Erde beeinflusst.

Magnetfeld beeinflusst Löslickeit von Gasen im Wasser

Der Biophysiker Alexander Pazur und der Geophysiker Michael Winklhofer von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München untersuchten nun erstmals, wie sich das Erdmagnetfeld auf die Löslichkeit von Kohlendioxid im Meerwasser auswirkt. Kohlendioxid ist als Treibhausgas bekannt, und sein Anteil in den Ozeanen und in der Atmosphäre spielt eine wichtige Rolle für die Temperaturen auf der Erde. Die Forscher verwendeten in ihren Versuchen Meerwasser, das sie zunächst entgasten und anschließend unterschiedlich starken Magnetfeldern aussetzten, die in der Größenordnung der natürlichen zeitlichen Schwankungen des Erdmagnetfelds lagen. Dabei maßen Pazur und Winklhofer, wie viel Gas die Flüssigkeit aufnahm, wenn sie mit normaler Luft in Kontakt gebracht wurde. Die Temperatur des Meerwassers wurde während des Experiments konstant auf vier Grad gehalten.

Die Ergebnisse zeigten, dass selbst kleine Veränderungen des Magnetfelds die Löslichkeit von Gasen im Wasser verändern. „Wenn das Magnetfeld schwächer war, löste sich 15 Prozent weniger Luft im Wasser als bei einem stärkeren Magnetfeld“, erläutert Winklhofer. „Für Kohlendioxid war der beobachtete Effekt sogar doppelt so stark.“

Die Naturwissenschaftler verwendeten in ihrem Versuch ein Magnetfeld von 50 Mikro-Tesla Feldstärke, welches dem normalen Erdmagnetfeld in unseren Breitengraden entspricht, und ein Magnetfeld von 20 Mikro- Tesla, um ein abgeschwächtes Feld zu simulieren. „Wir schließen aus den Ergebnissen, dass die Stärke des Magnetfelds den Gasaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre beeinflusst“, sagt Winklhofer.

Effekt stärker als der der Vulkane

Anhand ihrer Resultate rechneten die Wissenschaftler hoch, wie viel Prozent mehr CO2 in die Atmosphäre gelangen würde, wenn das Erdmagnetfeld um einen bestimmten Betrag abnehmen würde. Ihre Analysen zeigen, dass eine Abschwächung um ein Prozent pro Jahrzehnt dazu führen würde, dass 0,35 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr mehr freigesetzt werden. Dieser Effekt ist deutlich größer als der CO2-Ausstoß von Vulkanen, der bei 0,03 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr liegt. „Allerdings ist der Beitrag des Menschen zu den CO2-Emissionen in der Atmosphäre deutlich höher“, betont Winklhofer.“Er liegt bei sieben Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr.“

Berücksichtigung in Klimamodellen sinnvoll

Deshalb sei es absurd, das schwächer werdende Erdmagnetfeld für den Klimawandel verantwortlich zu machen, sagt der Geowissenschaftler. Allerdings wirke der Effekt in die gleiche Richtung wie der durch den Menschen verursachte Ausstoß und sollte deshalb in Klimamodellen Berücksichtigung finden. „Dies könnte dazu beitragen, die Genauigkeit der Vorhersagen zu erhöhen“, so Winklhofer. Der Geophysiker ist optimistisch, mit der Studie eine neue Forschungsrichtung angestoßen zu haben: „Ich denke, dass die Ergebnisse bei vielen Wissenschaftlern Interesse auslösen werden.“

Auch Winklhofer und seine Kollegen planen, den Magnetfeldeffekt in weiterführenden Studien genauer unter die Lupe zu nehmen. „Unser nächstes Ziel ist, die Bedingungen, unter denen der Effekt auftritt, systematisch und mit noch feineren analytischen Methoden zu untersuchen“, sagt der Geophysiker. „Wichtig wäre zum Beispiel, den Gasaustausch bei verschiedenen Wassertemperaturen sowie bei unterschiedlichem Salzgehalt und Säuregrad des Meerwassers zu beobachten. Außerdem sollten auch Experimente unter natürlichen Bedingungen, also direkt im Meer, durchgeführt werden.

(Universität München, 07.10.2008 – NPO)