02.05.2018

Umkehr des Erdmagnetfelds vertagt

Südatlantische Anomalie ist offenbar kein Vorbote einer Polumkehr.

Das Erdmagnet­feld schützt unseren Lebens­raum vor Strahlung aus dem Weltraum, ins­besondere vor dem Strom geladener Teilchen des Sonnen­winds. Seit Beginn der syste­matischen Messungen im Jahre 1840 nimmt die globale Stärke des Magnet­felds um rund fünf Prozent pro Jahr­hundert ab. Über dem süd­lichen Atlantik und Südamerika bildete sich seitdem eine ausge­prägte Schwäche­zone, die als südat­lantische Anomalie bezeichnet wird. Forscher disku­tieren kontrovers, ob sie ein Anzeichen für eine beginnende magne­tische Polumkehr ist. Wissen­schaftler des Deutschen Geoforschungs­zentrums GFZ in Potsdam und der Univer­sitäten von Island, Liverpool und Nantes zeigen nun jedoch anhand der Rekon­struktion des Erdmagnet­felds der Vergangen­heit, dass die südat­lantische Anomalie vermutlich kein Vorbote einer Polumkehr ist.

Abb.: Gehäuftes Auftreten strahlungsbedingter technischer Störungen der Swarm-Satelliten (weiße Punkte) im Bereich der Südatlantischen Anomalie zwischen April 2014 und Juni 2017. (Bild: I. Michaelis, GFZ)

Im Bereich der südat­lantischen Anomalie ist das Erdmagnet­feld deutlich schwächer als in vergleich­baren Breiten in anderen Regionen auf dem Globus. Der Schutz vor Strahlung aus dem Weltraum ist hier entsprechend abge­schwächt. Das führt beispiels­weise dazu, dass über dieser Region häufiger als andern­orts Satelliten­ausfälle beobachtet werden und Passagiere auf Langstrecken­flügen erhöhten Strahlungs­dosen ausgesetzt sind. Umkehrungen des Magnet­felds sind ein häufiges Phänomen der Erdge­schichte. Der Prozess einer Umkehr der Polarität des Erdmagnet­felds geht stets mit einer Phase sehr geringer Feld­stärken einher, also einer Phase erhöhter Strahlungs­dosen aus dem All. Wissen­schaftler rekon­struieren Änderungen des Erdmagnet­felds der Vergan­genheit basierend auf paläo­magnetischen Messdaten aus Sediment­bohrkernen und vulka­nischen Gesteinen, die über die ganze Erde verteilt sind.

Dabei speichern die im Gestein enthaltenen magne­tischen Minerale wie Magnetit oder Hämatit die Ausrichtung und Stärke des Erdmagnet­felds zur Zeit ihrer Bildung. Für einen Zeitraum von 50.000 bis 30.000 Jahren vor heute gibt es besonders viele Daten, weshalb die Forscher für diesen Zeitraum die Änderungen im Erdmagnet­feld weltweit model­lieren konnten. Für diesen Zeitraum ähnelte demnach die Verteilung der Inten­sität des Magnet­felds mindestens zwei Mal dem heutigen Feld, mit schwachen Werten über dem Südat­lantik oder Südamerika. In beiden Fällen nahm die Feldstärke in diesen Schwäche­zonen nach einiger Zeit wieder zu und die Ano­malien verschwanden, ohne dass es zu einer Polumkehr kam.

Vor 41.000 Jahren ereignete sich eine kurz­fristige Polumkehr – eine magne­tischen Exkursion. Sie wird nach ihrem Entdeckungs­ort als Laschamp-Exkursion bezeichnet. Zu dieser Zeit änderte das Erdmagnet­feld vermutlich für weniger als eintausend Jahre seine Polarität. Zu Beginn der Laschamp-Exkursion weist das Feld eine deutlich andere Verteilung von Schwäche­zonen auf als heute. „Aus unserer Betrachtung der vergan­genen 50.000 Jahre schließen wir, dass die heutige südatlan­tische Anomalie nicht als Beginn einer Feld­umkehr gedeutet werden kann“, sagt Monika Korte, Arbeitsgruppen­leiterin in der GFZ-Sektion Geomag­netismus.

Auf Zeiten, die anders als der Beginn der Laschamp-Exkursion eine Verteilung von Schwäche­zonen zeigten, die der heutigen Verteilung ähneln, folgte offenbar keine Polumkehr und die Schwäche­zonen verschwanden wieder. Wie lange die heutige südat­lantische Anomalie noch anhält, können die Wissen­schaftler nicht sagen. Die Feldstärke könnte noch über einige Jahr­hunderte weiter abnehmen. Die letzte Polumkehr hin zur heutigen Aus­richtung des Erdmagnet­felds fand vor 780.000 Jahren statt. Bevor sich das Magnet­feld erneut umkehrt, könnten noch Jahr­tausende vergehen.

GFZ / JOL

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