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Planetologie: Die frühe Erde besaß ein halbstarkes Magnetfeld

Urzeitliche Aurora
Gesteinsproben von zwei Fundstätten in Südafrika ermöglichten es, die Stärke des Erdmagnetfelds in der Zeit vor 3,4 Milliarden Jahren zu bestimmen. Es war etwa halb so stark wie heute, und dadurch war die Erde den zerstörerischen Auswirkungen des Sonnenwinds viel stärker ausgesetzt.

Urzeitliche Aurora | Während des Archaikums war das Erdmagnetfeld noch nicht so stark. Unser Planet war deshalb dem Weltraumwetter stärker ausgesetzt und die Polarlichter waren über einen wesentlich größeren Bereich zu sehen als in jüngeren Zeitaltern.
Ein internationales Team von Geo- und Astrophysikern um John Tarduno von der University of Rochester im US-Bundesstaat New York stießen sowohl im südafrikanischen Barberton Greenstone Belt als auch im südlich davon liegenden Nondweni Greenstone Belt auf dazithaltige Steine, die Anteile von Feldspat- und Quartzkristallen aufweisen. Deren magnetische Einschlüsse erlaubten den Forschern unter Zuhilfenahme von speziellen, hochempfindlichen Magnetometern zum einen, die "paläontologische" Feldstärke zu bestimmen. Zum anderen konnten sie auch zeigen, dass das vorherrschende Feld tatsächlich das des Erdkerns war, und nicht eines, das durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Atmosphäre induziert wurde.

Die Stärke des Erdmagnetfelds war demnach vor 3,45 Milliarden Jahren 30 bis 50 Prozent schwächer als heute. Die bislang ältesten Funde datieren 3,2 Milliarden Jahre zurück und weisen einen vergleichbaren Wert auf. Das neue Resultat stützt die These, dass das Magnetfeld bereits recht bald nach Bildung des Erdkerns aufgebaut wurde, und nicht erst später, zwischen 4 und 3,4 Milliarden Jahre vor unserer Zeitrechnung.

Erdmagnetfeld | Das Erdmagnetfeld wird in ihrem Innern von einem so genannten Geodynamo erzeugt: Durch die Wechselwirkung zwischen Konvektion des eisenreichen äußeren Kerns und Rotation kommt es zur elektromagnetischen Induktion.
Mit diesen Informationen grenzten die Wissenschaftler die damaligen Zustände des Erde-Sonne-Systems näher ein. Da unser Zentralgestirn zu jener Zeit noch schneller rotierte und wesentlich aktiver war – also in höherem Maße unseren Planeten mit energiereichen, ionisierten Teilchen beschoss – war der Bereich, an dem diese bis zum Erdboden vordringen, dreimal so groß. Polarlichter flimmerten deshalb regelmäßig sogar in die Regionen, die jenen des heutigen Südeuropas entsprachen. Heutzutage ist dies höchstens bei außergewöhnlich starken Sonnenstürmen der Fall.

Andererseits war der magnetische Schutzschild zu jener Zeit schon stark genug, um das Erodieren der Lufthülle durch den Einfluss des Sonnenwinds deutlich abzumildern. Der Erde blühte deshalb nicht das gleiche Schicksal wie Mars, dessen Atmosphäre fast völlig abgetragen wurde. Doch auch der Blaue Planet hat in seiner Jugend einiges an leichten Elementen und auch an Wasser eingebüßt. Wie viel genau müssen künftige Funde zeigen. (dre)

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  • Quellen
Tarduno, J.A., et al.: Geodynamo, Solar Wind, and Magnetopause 3.4 to 3.45 Billion Years Ago. In: Science 327, 1238–1240, 2010.

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