Geomagnetismus: Magmas Erinnerungen
Wenn im nächsten Winter die Zugvögel nach Norden ziehen, schauen Sie doch mal auf Ihren Kompass. Eventuell war unserem Heimatplanet mal wieder nach Veränderung zu Mute, und er dreht einfach sein schützendes Mäntelchen aus Magnetfeldlinien um.
© GFZ Potsdam (Ausschnitt)
Zeigt eine Kompassnadel möglicherweise schon bald in eine völlig andere Richtung? Die Wahrscheinlichkeit dafür ist zumindest recht hoch. Zumal eine Polumkehr – wenn magnetischer Nordpol und Südpol der Erde ihre Positionen tauschen – geologisch gesehen überfällig ist. Schließlich konnten Geophysiker zeigen, dass so etwas in den vergangenen 160 Millionen Jahren bereits mehr als hundert Mal passierte.
Im Schnitt überlegt sich unser Heimatplanet alle 250 000 Jahre, den magnetischen Nordpol – der sich derzeit auf der Südhalbkugel befindet – wieder zurück in den Norden zu verlegen. Zugleich stellen die Wissenschaftler fest, dass sich die Zeitspannen zwischen zwei Umpolungen in beängstigender Weise verkürzen. Obgleich: Hätten die Vorfahren der Neandertaler vor fast 800 000 Jahren bereits einen Kompass besessen, hätte er in die gleiche Richtung gezeigt wie heute. Warum es seit dieser Zeit zu keiner Polumkehr gekommen ist, bleibt für viele Wissenschaftler ein Rätsel.
Vielleicht liegt das an falschen Erwartungen, meint nun ein Team aus italienischen Physikern unter der Leitung von Vincenzo Carbone von der Universität von Kalabrien. Geologen vermuteten bislang, die aufeinander folgenden Wechsel des magnetischen Nord- und Südpols seien rein zufällige, statistisch voneinander unabhängige Ereignisse, obwohl noch gar nicht ganz klar ist, welcher innere Prozess zum magnetischen Feld der Erde führt.
Nach gängiger Lehrmeinung wird es von gewaltigen Magmaströmen im Erdinneren gebildet, die aus flüssigem Eisen bestehen. Durch die Rotation der Erde und wegen der sonnenähnlich großen Hitze im Zentrum unseres Heimatplaneten, kommt es zwischen dem festen Erdkern und dem Mantel zu turbulenten Konvektionsströmen, die ähnlich wie ein bewegter, Strom durchflossener elektrischer Leiter ein Magnetfeld erzeugen. Weil die Strömungen der willkürlichen Durchmischung von warmen und kaltem Wasser ähneln, glauben die Wissenschaftler, dass sich diese Prozesse durch eine Statistik beschreiben lassen, die der französische Physiker und Mathematiker Siméon Denis Poisson (1781-1840) für solche Fälle ersann.
Das ist falsch, meint nun Carbone. Mit seinem Team analysierte er die vorliegenden geologischen Daten und stellt fest: Da gibt es erhebliche Abweichungen! Dagegen passen die Messpunkte außerordentlich gut, wenn man eine besondere Funktion aus der Klasse der Lévy-Verteilungen – benannt nach dem französischen Mathematiker Paul Lévy (1886-1971) – heranzieht. Sie leistet bei der Beschreibung von Erdbeben bereits gute Dienste oder sogar von Kursbewegungen von Aktien auf dem Börsenparkett.
Dieses mathematische Gebilde setzt aber voraus, dass die Ereignisse nicht vollkommen unabhängig voneinander ablaufen. Carbone und sein Team glauben daher, die Erde könnte sich irgendwie an vorherige Umpolvorgänge "erinnern". Zumindest ist die Erde manchmal sehr leicht einem Wechsel zugeneigt. Zu anderen Zeiten ist dagegen eher träge. Warum das so ist, darüber wollen die italienischen Forscher noch nicht einmal spekulieren.
Sicher ist aber, dass bei einem Tausch der Magnetpole einiges durcheinander geraten dürfte. Schließlich orientieren sich viele Tiere bei ihren alljährlichen Wanderungen an dem Magnetfeld der Erde. Neben den Zugvögeln scheinen das beispielsweise auch manche Nager, Schildkröten, Haie und Wale zu tun. Zugleich dürfte der Erde für einige Zeit der schützende Magnetfeld-Mantel fehlen, der die aggressive kosmische Strahlung von uns fern hält. Die hochenergetischen, zumeist geladenen Teilchen, die aus der Tiefe des Alls auf unseren Globus hernieder prasseln oder die unsere Sonne zusammen mit dem Licht und der Wärme von sich schleudert, verfangen sich in den irdischen Magnetfeldlinien, vollführen dort einen drolligen Reigen und führen hoch im Norden oder tief im Süden höchstens zu einem beeindruckenden Naturschauspiel, was viele Menschen unter dem Begriff Polarlichter kennen.
Schaden können uns die Attacken aus dem Weltraum bislang kaum. Doch wenn die Erde ihr Magnetfeld umorientiert, bricht dieser Schutzwall zunächst einmal zusammen. Manchmal braucht die Erde bis zu 10 000 Jahre, um sich wieder zu stabilisieren. In dieser Zeit sind die Lebewesen auf seiner Oberfläche der kosmischen Strahlung relativ ungeschützt ausgesetzt. Paläontologen stellen zu solchen Zeiten daher vermehrt einen Artenwechsel unter Pflanzen und Tieren fest. Nach ihren Theorien schädigen die energiereichen, extraterrestrischen Partikel das Erbgut und führen verstärkt zu Mutationen. Einige Wissenschaftler glauben sogar, dass die Dinosaurier auf diese Weise ausgestorben seien.
Eventuell müssen wir uns daher auf einiges gefasst machen. Schließlich beobachten die Geologen bereits beginnende Wanderbewegungen der Pole. Zudem scheint die Stärke des Magnetfeldes an einigen Stellen merklich zu schwächeln.
Im Schnitt überlegt sich unser Heimatplanet alle 250 000 Jahre, den magnetischen Nordpol – der sich derzeit auf der Südhalbkugel befindet – wieder zurück in den Norden zu verlegen. Zugleich stellen die Wissenschaftler fest, dass sich die Zeitspannen zwischen zwei Umpolungen in beängstigender Weise verkürzen. Obgleich: Hätten die Vorfahren der Neandertaler vor fast 800 000 Jahren bereits einen Kompass besessen, hätte er in die gleiche Richtung gezeigt wie heute. Warum es seit dieser Zeit zu keiner Polumkehr gekommen ist, bleibt für viele Wissenschaftler ein Rätsel.
Vielleicht liegt das an falschen Erwartungen, meint nun ein Team aus italienischen Physikern unter der Leitung von Vincenzo Carbone von der Universität von Kalabrien. Geologen vermuteten bislang, die aufeinander folgenden Wechsel des magnetischen Nord- und Südpols seien rein zufällige, statistisch voneinander unabhängige Ereignisse, obwohl noch gar nicht ganz klar ist, welcher innere Prozess zum magnetischen Feld der Erde führt.
Nach gängiger Lehrmeinung wird es von gewaltigen Magmaströmen im Erdinneren gebildet, die aus flüssigem Eisen bestehen. Durch die Rotation der Erde und wegen der sonnenähnlich großen Hitze im Zentrum unseres Heimatplaneten, kommt es zwischen dem festen Erdkern und dem Mantel zu turbulenten Konvektionsströmen, die ähnlich wie ein bewegter, Strom durchflossener elektrischer Leiter ein Magnetfeld erzeugen. Weil die Strömungen der willkürlichen Durchmischung von warmen und kaltem Wasser ähneln, glauben die Wissenschaftler, dass sich diese Prozesse durch eine Statistik beschreiben lassen, die der französische Physiker und Mathematiker Siméon Denis Poisson (1781-1840) für solche Fälle ersann.
Das ist falsch, meint nun Carbone. Mit seinem Team analysierte er die vorliegenden geologischen Daten und stellt fest: Da gibt es erhebliche Abweichungen! Dagegen passen die Messpunkte außerordentlich gut, wenn man eine besondere Funktion aus der Klasse der Lévy-Verteilungen – benannt nach dem französischen Mathematiker Paul Lévy (1886-1971) – heranzieht. Sie leistet bei der Beschreibung von Erdbeben bereits gute Dienste oder sogar von Kursbewegungen von Aktien auf dem Börsenparkett.
Dieses mathematische Gebilde setzt aber voraus, dass die Ereignisse nicht vollkommen unabhängig voneinander ablaufen. Carbone und sein Team glauben daher, die Erde könnte sich irgendwie an vorherige Umpolvorgänge "erinnern". Zumindest ist die Erde manchmal sehr leicht einem Wechsel zugeneigt. Zu anderen Zeiten ist dagegen eher träge. Warum das so ist, darüber wollen die italienischen Forscher noch nicht einmal spekulieren.
Sicher ist aber, dass bei einem Tausch der Magnetpole einiges durcheinander geraten dürfte. Schließlich orientieren sich viele Tiere bei ihren alljährlichen Wanderungen an dem Magnetfeld der Erde. Neben den Zugvögeln scheinen das beispielsweise auch manche Nager, Schildkröten, Haie und Wale zu tun. Zugleich dürfte der Erde für einige Zeit der schützende Magnetfeld-Mantel fehlen, der die aggressive kosmische Strahlung von uns fern hält. Die hochenergetischen, zumeist geladenen Teilchen, die aus der Tiefe des Alls auf unseren Globus hernieder prasseln oder die unsere Sonne zusammen mit dem Licht und der Wärme von sich schleudert, verfangen sich in den irdischen Magnetfeldlinien, vollführen dort einen drolligen Reigen und führen hoch im Norden oder tief im Süden höchstens zu einem beeindruckenden Naturschauspiel, was viele Menschen unter dem Begriff Polarlichter kennen.
Schaden können uns die Attacken aus dem Weltraum bislang kaum. Doch wenn die Erde ihr Magnetfeld umorientiert, bricht dieser Schutzwall zunächst einmal zusammen. Manchmal braucht die Erde bis zu 10 000 Jahre, um sich wieder zu stabilisieren. In dieser Zeit sind die Lebewesen auf seiner Oberfläche der kosmischen Strahlung relativ ungeschützt ausgesetzt. Paläontologen stellen zu solchen Zeiten daher vermehrt einen Artenwechsel unter Pflanzen und Tieren fest. Nach ihren Theorien schädigen die energiereichen, extraterrestrischen Partikel das Erbgut und führen verstärkt zu Mutationen. Einige Wissenschaftler glauben sogar, dass die Dinosaurier auf diese Weise ausgestorben seien.
Eventuell müssen wir uns daher auf einiges gefasst machen. Schließlich beobachten die Geologen bereits beginnende Wanderbewegungen der Pole. Zudem scheint die Stärke des Magnetfeldes an einigen Stellen merklich zu schwächeln.
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