Magnetfeld schützte schon frühe Erde

Entgegen bisherigen Annahmen war das Magnetfeld der Erde auch vor 3,2 Milliarden Jahren bereits so stark wie jetzt. Das zeigt eine neue, jetzt in „Nature“ veröffentlichte Studie. Sie gibt damit auch erste Hinweise darauf, dass der feste innere Eisenkern der Erde ebenfalls weitaus früher existiert haben könnte als vermutet.

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Die Bedeutung eines intakten, starken Magnetfelds liegt vor allem in seiner Schutzwirkung gegen die schädlichen und erodierenden kosmischen Strahlen des Sonnenwinds. Treffen sie nahezu ungebremst auf einen Planeten, zersetzen sie nicht nur die Atmosphäre sondern töten auch alles ab, was sich auf der Oberfläche befindet. Der Mars, der sein Magnetfeld bereits sehr früh in seiner Geschichte verlor, gilt als typisches Beispiel dafür. Die Erde dagegen entging diesem Schicksal, da das Wechselspiel zwischen festem inneren und flüssigem äußeren Erdkern ein Magnetfeld erzeugte und bis heute aufrechterhält.

Spurensuche im Gestein

Bislang war jedoch unklar, wann genau sich der feste innere Erdkern bildete und damit den Magnetdynamo in Gang setzte. Daten aus sehr alten Gesteinen gaben zwar Hinweise auf die Existenz eines Magnetfelds, schienen aber eher auf ein sehr schwaches, nur etwa ein Zehntel so starkes Feld hinzudeuten.

Geophysiker der Universität von Rochester unter Leitung von John Tarduno haben nun mithilfe einer neuen Methode erstmals die Magnetmessungen, die bisher nur 2,5 Milliarden Jahre zurück reichten, bis über die drei Milliarden Jahre Marke verschoben. Während bisher für die Messungen ganze Gesteinsproben im Labor erhitzt und dabei ihre magnetischen Eigenschaften ermittelt wurden, führten die Forscher nun die Analyse mithilfe von einzelnen, aus einem 3,2 Milliarden Jahre alten Granitblock in Afrika stammenden Quarz- und Feldsparkristallen durch. Diese Kristalle gelten als gute „Magnetarchive“, da sie die Stärke und Ausrichtung des Feldes zum Zeitpunkt ihrer Entstehung sehr gut konservieren.

Innerer Kern schon vor 3,2 Milliarden Jahren

Mittels Laserstrahl und einem so genannten „SQUID“-Senor – kurz für „Superconducting Quantum Interface Device“, einem Sensor, der normalerweise in der Chipherstellung Verwendung findet, gelang ihnen erstmals eine genaue Bestimmung der Magnetintensität in einem Gestein dieses Alters. “Die Intensität des vorzeitlichen Magnetfelds war der des heutigen sehr ähnlich”, erklärt Tarduno. „Die Werte deuten darauf hin, dass das Feld überraschend stark und robust war. Das ist deshalb interessant, weil es bedeuten könnte, dass die Erde schon vor 3,2 Milliarden Jahren einen festen inneren Kern besaß – eine Entstehungszeit, die sich ganz an der Grenze der bisherigen Modelle bewegt.“

Um sicher zu gehen, dass die Werte nicht durch spätere Erhitzungen des Gesteins verändert und damit verfälscht worden waren, verglichen die Forscher zudem noch die in den Kristallen konservierte Ausrichtung des Magnetfelds mit dem anderer Gesteine dieses Alters. Da sie übereinstimmten, bestätigt dies, dass die gemessenen Werte tatsächlich aus der Zeit von vor 3,2 Milliarden Jahren stammten. “Die Daten deuten darauf hin, dass die Magnetische Feldstärke mindestens 50 Prozent des heutigen Feldes von 40 bis 60 Mikrotesla betrug”, erklärt Tarduno. „Das bedeutet, dass die Erde auch vor 3,2 Milliarden Jahren bereits von einem Magnetfeld abgeschirmt war.“

(University of Rochester, 05.04.2007 – NPO)