Schutzschild vor dem Sonnensturm: Umpolung des Magnetfelds dauert länger

Das Erdmagnetfeld hat sich in der Vergangenheit mehrfach umgepolt. Zu erforschen, was dabei geschieht, ist durchaus wichtig. Denn das Erdmagnetfeld schützt den Planeten vor den hochenergetischen Teilchen aus dem Weltall, die Satelliten beschädigen oder Stromnetze zum Kollaps führen können. Schwächelt der Schutzschild, wie es sich derzeit abzeichnet, drohen häufiger Schäden für Infrastruktur. Bei einem Polsprung fehlt der Schutz, dies dürfte enorme Auswirkungen zur Folge haben. Eine Frage lautet daher: Wie lange dauert eine solche Umkehr?

Die jüngste Polumkehr dauerte doppelt so lange wie bislang angenommen

Die bisherigen Schätzungen gehen weit auseinander von wenigen Jahrhunderten bis zu einigen Jahrtausenden. Eine aktuelle Studie von Brad Singer von der Universität Wisconsin-Madison und Kollegen legt nun überraschenderweise dar, dass die Polumkehr noch viel länger dauern könnte. Sie haben die jüngste Polumkehr vor rund 780 000 Jahren rekonstruiert, indem sie Indizien wie die Ausrichtung eisenhaltiger Minerale in erstarrter Lava auf mehreren Kontinenten und den Gehalt von Beryllium in Eiskernen aus der Antarktis untersucht haben. Die Atome entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Atmosphäre trifft, und sind in Schwächephasen des Magnetfelds häufiger zu finden. Wie Singers Team in „Science Advances“ berichtet, hat die jüngste Polumkehr mindestens 22.000 Jahre gedauert, mehr als doppelt so lange, wie andere Studien nahelegen. Der eigentliche Wechsel sei zwar in nur 4000 Jahren erfolgt, doch dem ging eine rund 18.000 Jahre lange Phase der Instabilität voraus. In dieser habe es unter anderem zwei „Exkursionen“ – vorübergehende, nur kurz anhaltende Umpolungen – gegeben.

„Hier liegt eine der Ursachen, warum es zur Dauer einer Polumkehr so unterschiedliche Angaben gibt“, sagt Monika Korte vom Deutschen Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ), die an der Studie nicht beteiligt ist. „Es ist nicht klar, wie ein solches Ereignis definiert ist, ob Schwächephasen mit eingerechnet werden oder nicht.“ Eine weitere Unsicherheit liegt in der Datierung der untersuchten Gesteinsschichten, die trotz präziser Messungen einen gewissen Fehler beinhaltet. Viele Studien bezögen sich oft nur auf einen bestimmten Ort, doch das könne in die Irre führen, sagt Korte. „Eine Umpolung erfolgt nicht in einem bestimmten Moment, stattdessen wird das Feld immer schwächer und chaotisch, sodass in bestimmten Regionen bereits eine Neuausrichtung erfolgt, während anderswo noch die alte besteht.“ Eine globale Analyse, wie sie Singer und Kollegen nun vorlegen, bilde die Wirklichkeit viel besser ab.

"Unwahrscheinlich, dass es bald zur Polumkehr kommt"

Die Autoren argumentieren, dass dies helfen könne, besser zu verstehen, was bei einer Polumkehr eigentlich geschieht. Sicher ist, dass das Erdmagnetfeld durch strömendes flüssiges Eisen im äußeren Erdkern erzeugt wird. Warum es dort aber immer wieder zu gravierenden Änderungen kommt, sei bisher kaum verstanden, sagt Korte.

„Möglicherweise sind das chaotische Prozesse, die sich mit bisherigen Mitteln einfach nicht vorhersagen lassen.“ Daher ist sie skeptisch, wenn immer wieder zu hören ist, die nächste Polumkehr zeichne sich ab. Was dafür spricht: Seitdem die Stärke des Erdmagnetfelds systematisch vermessen wird – um 1840 –, nimmt diese um fünf Prozent pro Jahrhundert ab. Auch die schnelle Wanderung des magnetischen Pols in der Arktis könnte ein Hinweis sein. Waren es vor Kurzem noch um die 30 Kilometer pro Jahr, so sind es inzwischen um die 60 Kilometer, die der Pol pro Jahr in Richtung Sibirien saust. Andererseits sind dies in geologischen Zeiträumen nur kurze Augenblicke, was es schwer macht, einen langfristigen Trend daraus abzulesen. „Man sollte auch bedenken, dass das Erdmagnetfeld immer noch deutlich stärker ist als im Durchschnitt über die letzten Jahrmillionen, es muss also noch weiter an Stärke verlieren“, sagt die Potsdamer Forscherin. „Schon aus diesem Aspekt heraus erscheint es mir unwahrscheinlich, dass es bald zur Polumkehr kommt.“ Wirklich wissen kann das bisher aber niemand.