Von Dagmar Röhrlich
Geologisch gesehen ist das Magnetfeld eines der veränderlichsten Phänomene der Erde überhaupt. Niemals sind die Pole wirklich in Ruhe. Derzeit legt der Nordpol zum Beispiel jeden Tag eine Distanz zurück, die der Länge eines Fußballfeldes entspricht - und das ist nicht seine Höchstgeschwindigkeit. Selbst Nord- und Südpol sind nicht so stabil, wie es uns erscheint. Etwa alle 100.000 Jahre "wechseln" sie die Plätze, und dabei verschwindet das Magnetfeld - ein Vorgang, der ein paar hundert Jahre dauert, vielleicht auch einmal 1000. Reidar Loevlie von Universität Bergen:
Die Erde ist kein einfacher Magnet, sondern sehr komplex und sehr dynamisch - ähnlich dynamisch wie das Wetter.
Hinter all diesen Veränderungen steckt das Geschehen im Erdkern. Dort unten ist der Dynamo, und der wird im Grunde immer noch angetrieben von einem Geschehen vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren, als sich die Planeten des Sonnensystems zusammenballten. Damals entstand auch die Erde durch zahllose Kollisionen von Planetenkeimen. Ein großer Teil der Energie aus diesen Zusammenstößen ist immer noch tief im Erdinneren gespeichert - und diese Hitze wird durch Konvektionsbewegungen im Erdkern und dann über Tausende von Kilometern Gestein abgegeben, so kühlt die Erde langsam ab. Im flüssigen Eisen des äußeren Erdkerns entstehen dabei virulente Strömungen, die durchaus an das Geschehen in einem Topf kochendem Wassers erinnern. Francis Nimmo vom University College, London. Nimmo:
Diese Bewegungen sind es, die das magnetische Feld erzeugen. Durch diesen Kühlungsprozess "friert" aus dem flüssigen Erdkern ein fester innerer Kern aus. Die Abkühlung treibt den Dynamo an. Der feste Kern wächst weiter und setzt dabei zusätzlich leichte Elemente frei, die dann im flüssigen Kern aufsteigen. Diese Veränderungen in der Chemie rühren also das Ganze noch zusätzlich um und treiben ebenfalls den Dynamo an. Das sind derzeit die wichtigsten Energiequellen des Geodynamos.
Und die sorgen schon seit mindestens drei Milliarden Jahren dafür, dass die Erde ein Magnetfeld hat. Wenn bedenkt, dass hinter dem Ganzen ein Abkühlungsprozess steckt, ist das überraschend lang. Und es funktioniert anscheinend auch nur, weil die Erde langsam abkühlt - und weil sie noch eine weitere Hitzequelle im Erdkern haben soll, die das System sozusagen abpuffert.
Fügt man dem Kern noch radioaktives Kalium hinzu, entsteht durch seinen Zerfall Hitze und damit ein zusätzlicher Antrieb für den Geodynamo. Diese Hitze aus dem Zerfall des Kaliums verlangsamt das Abkühlen: Der Kern wächst dadurch langsamer und der Geodynamo hat eine weitere Antriebsquelle. Fügt man Kalium hinzu, entsteht in unseren Modellrechnungen ein Erdkern von richtiger Größe und man kann ihn über die Erdgeschichte erhalten.
Als die Erde jung war, gab es viel radioaktives Kalium und es war eine sehr wirksame Energiequelle. Inzwischen ist es durch den Zerfall weniger und deshalb auch weniger wichtig geworden. Überhaupt hat sich die Funktionsweise des Erdkerns und damit des Geodynamos mit der Zeit stark verändert. Während sich der Erdkern selbst sehr schnell - innerhalb von 30 Millionen Jahren - nach der Entstehung der Erde gebildet hat, ist die "Kristallisierung" eines festen inneren Kerns eine recht junge Erscheinung.
Bevor der feste innere Kern entstanden ist, waren die einzigen Energiequellen für das Magnetfeld die Konvektionsbewegungen durch das Abkühlen des Kerns und der Zerfall von radioaktivem Kalium. Meinen Modellen zufolge war die Erde erst vor einer oder zwei Milliarden Jahren so weit abgekühlt, dass der feste innere Erdkern entstehen konnte. Für die Hälfte der Erdgeschichte muss der Dynamo also anders funktioniert haben als heute.
Ausgesehen hat dieses frühe Magnetfeld nicht viel anders als heute. Die Unterschiede lagen im Detail, während die Feldstärke wohl ähnlich war, was Gesteine aus der Erdfrühzeit belegen. Und es war wohl auch so veränderlich wie heute. Ob Polwanderung oder Polumkehr, es wird sie immer gegeben haben, nur warum, weiß niemand. Schließlich ist das Geschehen im Erdkern so komplex wie das in der Atmosphäre - nur dass man das Wetter direkt beobachten kann.
Geologisch gesehen ist das Magnetfeld eines der veränderlichsten Phänomene der Erde überhaupt. Niemals sind die Pole wirklich in Ruhe. Derzeit legt der Nordpol zum Beispiel jeden Tag eine Distanz zurück, die der Länge eines Fußballfeldes entspricht - und das ist nicht seine Höchstgeschwindigkeit. Selbst Nord- und Südpol sind nicht so stabil, wie es uns erscheint. Etwa alle 100.000 Jahre "wechseln" sie die Plätze, und dabei verschwindet das Magnetfeld - ein Vorgang, der ein paar hundert Jahre dauert, vielleicht auch einmal 1000. Reidar Loevlie von Universität Bergen:
Die Erde ist kein einfacher Magnet, sondern sehr komplex und sehr dynamisch - ähnlich dynamisch wie das Wetter.
Hinter all diesen Veränderungen steckt das Geschehen im Erdkern. Dort unten ist der Dynamo, und der wird im Grunde immer noch angetrieben von einem Geschehen vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren, als sich die Planeten des Sonnensystems zusammenballten. Damals entstand auch die Erde durch zahllose Kollisionen von Planetenkeimen. Ein großer Teil der Energie aus diesen Zusammenstößen ist immer noch tief im Erdinneren gespeichert - und diese Hitze wird durch Konvektionsbewegungen im Erdkern und dann über Tausende von Kilometern Gestein abgegeben, so kühlt die Erde langsam ab. Im flüssigen Eisen des äußeren Erdkerns entstehen dabei virulente Strömungen, die durchaus an das Geschehen in einem Topf kochendem Wassers erinnern. Francis Nimmo vom University College, London. Nimmo:
Diese Bewegungen sind es, die das magnetische Feld erzeugen. Durch diesen Kühlungsprozess "friert" aus dem flüssigen Erdkern ein fester innerer Kern aus. Die Abkühlung treibt den Dynamo an. Der feste Kern wächst weiter und setzt dabei zusätzlich leichte Elemente frei, die dann im flüssigen Kern aufsteigen. Diese Veränderungen in der Chemie rühren also das Ganze noch zusätzlich um und treiben ebenfalls den Dynamo an. Das sind derzeit die wichtigsten Energiequellen des Geodynamos.
Und die sorgen schon seit mindestens drei Milliarden Jahren dafür, dass die Erde ein Magnetfeld hat. Wenn bedenkt, dass hinter dem Ganzen ein Abkühlungsprozess steckt, ist das überraschend lang. Und es funktioniert anscheinend auch nur, weil die Erde langsam abkühlt - und weil sie noch eine weitere Hitzequelle im Erdkern haben soll, die das System sozusagen abpuffert.
Fügt man dem Kern noch radioaktives Kalium hinzu, entsteht durch seinen Zerfall Hitze und damit ein zusätzlicher Antrieb für den Geodynamo. Diese Hitze aus dem Zerfall des Kaliums verlangsamt das Abkühlen: Der Kern wächst dadurch langsamer und der Geodynamo hat eine weitere Antriebsquelle. Fügt man Kalium hinzu, entsteht in unseren Modellrechnungen ein Erdkern von richtiger Größe und man kann ihn über die Erdgeschichte erhalten.
Als die Erde jung war, gab es viel radioaktives Kalium und es war eine sehr wirksame Energiequelle. Inzwischen ist es durch den Zerfall weniger und deshalb auch weniger wichtig geworden. Überhaupt hat sich die Funktionsweise des Erdkerns und damit des Geodynamos mit der Zeit stark verändert. Während sich der Erdkern selbst sehr schnell - innerhalb von 30 Millionen Jahren - nach der Entstehung der Erde gebildet hat, ist die "Kristallisierung" eines festen inneren Kerns eine recht junge Erscheinung.
Bevor der feste innere Kern entstanden ist, waren die einzigen Energiequellen für das Magnetfeld die Konvektionsbewegungen durch das Abkühlen des Kerns und der Zerfall von radioaktivem Kalium. Meinen Modellen zufolge war die Erde erst vor einer oder zwei Milliarden Jahren so weit abgekühlt, dass der feste innere Erdkern entstehen konnte. Für die Hälfte der Erdgeschichte muss der Dynamo also anders funktioniert haben als heute.
Ausgesehen hat dieses frühe Magnetfeld nicht viel anders als heute. Die Unterschiede lagen im Detail, während die Feldstärke wohl ähnlich war, was Gesteine aus der Erdfrühzeit belegen. Und es war wohl auch so veränderlich wie heute. Ob Polwanderung oder Polumkehr, es wird sie immer gegeben haben, nur warum, weiß niemand. Schließlich ist das Geschehen im Erdkern so komplex wie das in der Atmosphäre - nur dass man das Wetter direkt beobachten kann.