Geophysik : Chaos auf dem Kompass

Das Erdmagnetfeld schützt unseren Planeten vor den geladenen Teilchen der kosmischen Strahlung. Doch dieser unsichtbare Schutzschild verändert sich. Alle ein paar hunderttausend Jahre polt es sich um, in dieser Phase ist die Schutzwirkung fast erloschen. Das letzte Mal geschah das vor 780 000 Jahren.

Offensichtlich treten solche Polwechsel häufiger auf – nur dass sich die meisten nicht durchsetzen können. Davon berichten Norbert Nowaczyk vom Deutschen Geoforschungszentrum Potsdam und Kollegen im Fachjournal „Earth and Planetary Science Letters“. Sie rekonstruierten das „Laschamp-Ereignis“ vor 41 000 Jahren, bei dem es ebenfalls zu einem Polwechsel kam.

Kompassnadeln, die heute nach Norden weisen, hätten damals nach Süden gezeigt. Nach rund 440 Jahren jedoch sprang das Erdmagnetfeld in seine ursprüngliche Orientierung zurück, schreiben die Forscher, die Sedimente aus dem Schwarzen Meer untersucht haben. Das schlammige Archiv brachte noch eine Überraschung: Auch die Umpolungsphasen selbst waren mit rund 250 Jahren viel kürzer als Geophysiker bisher für solche Ereignisse angenommen hatten.

Die Magnetfeldumpolung vor 41 000 Jahren ist Forschern schon länger bekannt, sie wurde an Lavaströmen bei Laschamp in Frankreich entdeckt. Allerdings sind diese Daten nur Momentaufnahmen. Die neuen Befunde ermöglichen es, das Geschehen detailliert zu rekonstruieren. Die Wissenschaftler bestimmten an Bohrkernen das Alter der Schichten und maßen ihre magnetischen Eigenschaften, die wiederum auf das Erdmagnetfeld verweisen. „Vor allem in Vulkangesteinen gibt es kleine Partikel des Minerals Magnetit“, erläutert Nowaczyk. Im Lauf der Zeit werden die Gesteine erodiert und bis ins Meer gespült. „Dort richten sich die Magnetitpartikel wie winzige Kompassnadeln an dem zu dieser Zeit herrschenden Magnetfeld aus und werden im Sediment eingebettet.“ Die magnetische Information vergangener Zeiten wird quasi „eingefroren“. Daraus können Geoforscher ermitteln, wo sich damals die magnetischen Pole befanden und wie stark das Magnetfeld war. Während des Laschamp-Ereignisses hatte es nur ein Zwanzigstel des heutigen Werts, zeigen die Analysen.

Warum sich vor 41 000 Jahren die neue Ausrichtung des Erdmagnetfelds nicht durchsetzte, darüber könnten Forscher nur spekulieren, sagt Nowaczyk. Eine mögliche Erklärung wäre folgende: Das Magnetfeld entsteht im äußeren, flüssigen Erdkern, wo große Mengen Eisen bewegt werden. Das neue, „umgedrehte“ Feld muss in den inneren, festen Erdkern hineindiffundieren. Wenn es das nicht schafft, bleibt dort das „alte“ erhalten und das äußere Magnetfeld springt wieder in seine ursprüngliche Orientierung zurück.

Solche gescheiterten Umpolversuche gab es wohl häufiger, sagt der GFZ-Wissenschaftler. Zum Beispiel vor 65 000 Jahren, vielleicht auch vor 34 000 und vor 20 000 Jahren. Würde es heute dazu kommen, drohten verheerende Folgen wie Zusammenbrüche von Strom- und Kommunikationsnetzen. „Wann es das nächste Mal soweit ist, lässt sich nicht vorhersagen“, macht Nowaczyk klar. Die derzeit beobachtete Abschwächung des Magnetfelds sei jedenfalls kein eindeutiger Hinweis. „Es könnte auch nur eine vorübergehende Schwächephase sein.“