Das Magnetfeld der Erde gibt den Wissenschaftlern nach wie vor Rätsel auf: Wie kommt es überhaupt zustande und warum wechselt es in unregelmäßigen Abständen seine Polarität? Obwohl in den letzten Jahren eindrucksvolle Fortschritte in der Erforschung des Geodynamos gemacht wurden, bleiben viele Fragen ungelöst. Das DFG-Schwerpunktprogramm „Erdmagnetische Variationen“ im Rahmen des Programms GEOTECHNOLOGIEN will helfen, Licht ins Dunkel zu bringen.
Die Erde besitzt ihr Magnetfeld seit ungefähr 3,5 Milliarden und schützt damit das Leben auf der Oberfläche vor kosmischer Strahlung. Als Ursache für die Existenz des Magnetfeldes werden Konvektionsströmungen im flüssigen, äußeren Erdkern verantwortlich gemacht. Diese erzeugen einen elektrischen Strom, der wiederum das Magnetfeld induziert. Doch weder die Konvektionsströmungen noch die magnetischen Parameter im Erdkern selbst lassen sich direkt messen. Die Geophysiker sind daher auf indirekte Methoden wie seismische Messungen, die Auswertung der paläomagnetischen Daten oder Computermodelle angewiesen, um dem seltsamen Verhalten des globalen Dynamos auf die Spur zu kommen.
Eines der unerforschten Phänomene unseres Erdmagneten ist der unregelmäßige Wechsel seiner Polarität: Der Nordpol war aus magnetischer Sicht des öfteren der Südpol und umgekehrt. Während eines solchen Umpolungsprozesses kann es sogar gleichzeitig mehr als zwei Pole geben. Und im Gegensatz zur Sonne, die zuverlässig alle elf Jahre ihre Polarität ändert, erscheinen diese Schwankungen im Erdmagnetfeld willkürlich und unerklärbar. Auch die Stärke des Magnetfeldes unterliegt extremen Schwankungen. Bislang konnten Geophysiker in aller Welt keine zufriedenstellende Erklärung hierfür finden.
Ein Satellit blickt in die Tiefe
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Um Ordnung in dieses Chaos zu bringen, wird mit Hilfe des deutschen Forschungssatelliten CHAMP seit 1999 das Erdmagnetfeld und die Leitfähigkeit des Erdmantels intensiv untersucht. In dem von den GEOTECHNOLOGIEN unterstützten Projekt konnte beispielsweise das Zusammenspiel zwischen den Gezeiten und den Erdmagnetströmen rekonstruiert werden. Eine völlig überraschende Erkenntnis daraus ist, dass die Ozeane ein eigenes, sekundäres Magnetfeld erzeugen und dadurch das primäre modifizieren.
Dieses ozeanische Magnetfeld entsteht ebenfalls nach dem Prinzip eines Dynamos: Das Wasser der Ozeane ist durch seinen Salzgehalt elektromagnetisch leitend und verhält sich daher ein wenig wie ein Elektromagnet. Das magnetische Feld der Ozeane entsteht aufgrund des ständigen Bewegens und Durchmischens der Wassermassen durch die Meeresströmungen und den Tidenhub. Bis wenigsten 2005 soll der Satellit weiterhin Daten liefern, um weitere Phänomene wie das Ozean-Magnetfeld entdecken zu können.
Kommt der nächste Polwechsel?
Neueste Forschungsergebnisse der GEOTECHNOLOGIEN zeigen zudem, dass die Feldstärke des globalen Erdmagnetfeldes in den letzten 300 Jahren um durchschnittlich zehn Prozent zurückgegangen ist. Im Nordatlantik ist der Verlust des Magnetfeldes mit 25 Prozent pro Jahrhundert sogar besonders deutlich nachweisbar. Dieser rapide Rückgang der Feldintensität könnte als Hinweis auf eine wieder kurz bevorstehende Umpolung des Erdmagnetfeldes gedeutet werden, doch sicher ist das nicht. Statisch gesehen ist eine erneute Inversion jedenfalls längst überfällig.
Doch was würde das für die Menschheit bedeuten und wie lassen sich aufgrund paläomagnetischer Untersuchungen Rückschlüsse auf bereits vergangene sowie zukünftige Umpolungen ziehen? Um diese Fragen zu klären, unterstützt GEOTECHNOLOGIEN weitere geophysikalische Forschungsprojekte.
(GEOTECHNOLOGIEN, DFG, IGEP, 17.06.2004 – AHE)
