Forscher glauben, dass die Bewegung von flüssigem Metall im Erdkern eine der Hauptursachen für die Umkehrung der magnetischen Pole ist.
Experten können nicht genau vorhersagen, wann sich das Erdmagnetfeld umkehren wird. Foto: Space
Die Erde, ein Gesteinsplanet mit flüssigem Wasser, ist aus mehreren Gründen ein idealer Ort für Leben. Sie hat den richtigen Abstand zu ihrem Stern, damit auf ihrer Oberfläche flüssiges Wasser existieren kann. Die Anziehungskraft anderer Planeten schützt den Planeten vor Kollisionen mit verirrten Asteroiden. Das Magnetfeld, das die Erde umgibt, bietet laut Space zudem eine Schutzbarriere gegen geladene Teilchen, die durch den Weltraum schießen.
Das Magnetfeld der Erde wird durch einen komplexen Fluss geschmolzenen Metalls im äußeren Erdkern erzeugt. Dieser Fluss wird sowohl von der Erdrotation als auch vom Vorhandensein eines festen Eisenkerns beeinflusst. Das Ergebnis ist ein bipolares Magnetfeld, dessen Achse mit der Rotationsachse des Planeten übereinstimmt. In der Chemie uralter Gesteine verbergen sich Hinweise darauf, dass das Erdmagnetfeld ein dynamisches, sich veränderndes Phänomen ist. Wenn Lava abkühlt, richten sich die darin enthaltenen Eisenmineralien nach dem Erdmagnetfeld aus, ähnlich wie eine Kompassnadel nach Norden zeigt.
Das Magnetfeld der Erde verändert sich sowohl über sehr kurze als auch über sehr lange Zeiträume, von Millisekunden bis hin zu Millionen von Jahren. Wechselwirkungen mit geladenen Teilchen im Weltraum können das Magnetfeld kurzfristig verändern, während längerfristige Störungen des Magnetfelds durch Prozesse im flüssigen äußeren Erdkern verursacht werden.
Unter dem Einfluss von Flüssigkeitsbewegungen im Erdinneren lässt sich der Umkehrprozess des geomagnetischen Felds in drei Phasen unterteilen. In der Phase des Magnetfeldzerfalls schwächt sich die Magnetfeldstärke allmählich ab und seine Richtung wird chaotischer. Anschließend kommt es zur magnetischen Drift, bei der die magnetischen Pole der Erde beginnen, von ihrer aktuellen Position abzuweichen und sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Beim Wiederaufbau der magnetischen Pole beginnt sich ein neues Magnetfeld aufzubauen, wobei die magnetischen Pole schließlich ihre vorherige entgegengesetzte Position erreichen.
Untersuchungen des vergangenen Zustands des Magnetfelds zeigen, dass es zwei mögliche Polaritätszustände gibt. Im aktuellen Normalzustand weisen die magnetischen Feldlinien vom Nordpol weg und treten in den Südpol ein. Der Umkehrzustand ist ebenfalls möglich und ebenso stabil. Paläomagnetische Studien zeigen, dass das Umkehrphänomen des Erdmagnetfelds unregelmäßig und unvorhersehbar ist, hauptsächlich aufgrund des Mechanismus, der es erzeugt. Laut dem Geophysiker Leonardo Sagnotti ist der Fluss von flüssigem Metall (meist geschmolzenes Eisen) im äußeren Erdkern chaotisch und unregelmäßig. Die Umkehrung tritt in Zeiten geringer geomagnetischer Feldstärke und instabiler Magnetfeldstruktur auf.
Die magnetische Polumkehr dauert mehrere tausend Jahre. Wenn das Magnetfeld kurz vor der Umkehr steht, ist es geschwächt, was zu einer erhöhten Belastung der Erdatmosphäre durch Sonnenwind und kosmische Strahlung in Form geladener Teilchen führt. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass während der magnetischen Polumkehr von Laschamps vor 41.000 Jahren die Menge der kosmischen Strahlung, die die Erdatmosphäre erreichte, global dreimal höher war als heute.
Für die menschliche Zivilisation ist nicht der Wechsel der Magnetpole besorgniserregend, sondern die abnehmende Stärke des geomagnetischen Feldes. Die moderne Gesellschaft ist zunehmend von Technologie abhängig. Große Mengen geladener Teilchen, die in erdnaher Höhe in die Magnetosphäre eindringen, beeinträchtigen Sicherheit, Kommunikation, elektrische Infrastruktur, Satelliten und Astronauten in niedrigen Erdumlaufbahnen. Aufgrund der zufälligen Natur von Magnetfeldschwankungen können Forscher insbesondere nicht genau vorhersagen, wann dies geschehen wird.
An Khang (Laut Space )
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