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Sonnenschutz für die junge Erde

Geowissenschaft.- Das sogenannte Erdmagnetfeld schützt die Bewohner unseres Planeten gegen kosmische Strahlung. US-Forscher haben jetzt Indizien dafür gefunden, dass dieses Magnetfeld älter ist als bisher vermutet.

Von Dagmar Röhrlich | 13.09.2010

Das junge Planetensystem war ein ungemütlicher Ort: Die Sonne drehte sich schneller als heute, war von Flecken übersät und schickte regelrechte Sonnenstürme ins All: Tagtäglich schleuderte sie Abermillionen Tonnen energiereicher Teilchen durchs All, die für Lebewesen ähnlich tödlich wären wie hohe Dosen an Röntgenstrahlung:

"Um einen Planeten wie die Erde zu bekommen, brauchte man mindestens zwei Dinge: genug Wasser, damit nicht alles vorbei ist, wenn der Sonnenwind auch nur ein bisschen davon ins All fegt. Denn als zweites brauchte man ein Magnetfeld, das den Planeten gegen den Sonnenwind abschirmt. Sonst hätte der Sonnenwind auch mit der Erde gemacht, was wir vom Mars vermuten: Er hätte die komplette Atmosphäre und den Ozean allmählich verschwinden lassen."

John Tarduno, Geophysiker an der Universität von Rochester im US-Bundesstaat New York. Um dem jungen Magnetfeld auf die Spur zu kommen, untersuchten die Forscher südafrikanische Gesteine, die bis zu 3,45 Milliarden Jahre alt sind. Die Informationen holten sie aus den winzigen Magnetitmineralen, die als Einschlüsse in Feldspat- und Quartzkristallen stecken. Das Ergebnis: Als diese Gesteine entstanden, arbeitete die irdische "Magnetspule" schon:

"Unseren Messungen zufolge hatte das Magnetfeld damals 50 bis 70 Prozent seiner heutigen Stärke. Das hört sich nach viel an, wir müssen aber berücksichtigen, dass der Sonnenwind 10 bis 100 Mal stärker war als heute. Die abschirmende Wirkung des Magnetfeldes war damals also schwächer als heute."

Der Punkt, an dem sich die Energie des Erdmagnetfelds und der Druck des Solarwinds der jungen Sonne gerade die Waage hielten, war nur etwa halb so weit von der Erdoberfläche entfernt wie derzeit. Dieser bestmögliche Abstand damals entspricht in etwa dem eines sehr starken Sonnensturms heute, so Tarduno:

"2003 hatten wir einen der schwersten Sonnenstürme der modernen Geschichte. Der drückte das Magnetfeld von den üblichen zehn auf nur noch fünf Erdradien zusammen. Wir denken, dass so etwas vor 3,45 Milliarden Jahren der Normalzustand war und dass es solare Ausbrüche gab, die das Magnetfeld noch weiter zusammengestaucht haben."

2003 erreichte die Strahlung die zweithöchste Stufe der Weltraumwetter-Warnskala: Satelliten mussten abgeschaltet werden, das skandinavische Stromnetz geriet ins Wanken und Polarlichter waren selbst in Südeuropa zu sehen:

"Zwischen heute und damals liegen jedoch Größenordnungen. Der Sonnensturm von 2003 hat die Atmosphäre nur ganz kurz aufgeheizt. Aber vor dreieinhalb Milliarden Jahren wurde andauernd soviel Energie in die Atmosphäre gepumpt, dass die sich regelrecht aufblähte und dem Sonnenwind viel mehr Angriffsfläche bot. Trotz Magnetfeld hat die Erde also vermutlich Wasser und andere flüchtige Verbindungen verloren. Das legt nahe, dass die frühe Erde eher noch mehr Wasser als die heutige besessen hat."

Das üppige Polster war auch nötig. Tarduno schätzt, dass sich in der frühen Phase der Erde ein kompletter Ozean auf Nimmerwiedersehen ins All verabschiedete. Trotzdem hat das Magnetfeld anscheinend gereicht, um das Leben zu schützen,

"Es ist sehr spekulativ, weil wir uns hier auf sehr unsicherem Boden bewegen: Aber in den südafrikanischen Gesteinen sehen wir gleichzeitig mit den Indizien für ein Magnetfeld auch die Spuren des Lebens. Vielleicht hatte das Leben überhaupt erst nach der Ausbildung des Magnetfeldes eine Chance. Das große Problem bei dieser Art Schlussfolgerung ist jedoch, dass es reine Koinzidenz ist. Die Überlieferung ist einfach zu lückenhaft, um wirklich kausale Zusammenhänge herzustellen."

Jedenfalls sind die ältesten Spuren des Erdmagnetfelds damit 250 Millionen Jahre älter als bislang angenommen. Den genauen Startpunkt zu finden, wird schwierig, weil es nur noch wenige Gesteine aus der Zeit gibt - aber vielleicht helfen ja uralte Sedimente weiter, in denen sich noch Spuren von noch älteren Steinen finden.