Umkehrung der Erdmagnetpole

In den 1950er Jahren zeichneten hochseetaugliche Forschungsschiffe rätselhafte Daten auf, die auf dem Magnetismus des Meeresbodens beruhten. Es wurde festgestellt, dass das Gestein des Meeresbodens Bänder von eingebetteten Eisenoxiden aufwies, die abwechselnd nach geografischem Norden und geografischem Süden wiesen. Es war nicht das erste Mal, dass solche verwirrenden Beweise gefunden wurden. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellten Geologen fest, dass vulkanisches Gestein in einer Weise magnetisiert war, die den Erwartungen widersprach. Es waren jedoch die umfangreichen Daten der 1950er Jahre, die eine umfassende Untersuchung auslösten, und bis 1963 wurde eine Theorie zur Umkehrung des Erdmagnetfelds vorgeschlagen. Es ist seitdem ein grundlegendes Element der Geowissenschaften.

Wie das Erdmagnetfeld entsteht

Es wird angenommen, dass der Erdmagnetismus durch langsame Bewegungen im flüssigen äußeren Kern des Planeten erzeugt wird, der größtenteils aus Eisen besteht und durch die Rotation der Erde verursacht wird. So wie die Drehung einer Generatorspule ein Magnetfeld erzeugt, erzeugt die Drehung des flüssigen äußeren Erdkerns ein schwaches elektromagnetisches Feld. Dieses Magnetfeld erstreckt sich in den Weltraum und dient dazu, den Sonnenwind von der Sonne abzulenken. Die Erzeugung des Erdmagnetfeldes ist ein kontinuierlicher, aber variabler Prozess. Die Intensität des Magnetfelds ändert sich häufig, und die genaue Position der Magnetpole kann driften. Der wahre magnetische Norden entspricht nicht immer dem geografischen Nordpol. Es kann auch zu einer vollständigen Umkehrung der Polarität des gesamten Erdmagnetfelds kommen.

Wie wir Magnetfeldänderungen messen können

Flüssige Lava, die zu Gestein aushärtet, enthält Körner von Eisenoxiden, die auf das Erdmagnetfeld reagieren, indem sie beim Erstarren des Gesteins auf den Magnetpol zeigen. Somit sind diese Körner permanente Aufzeichnungen des Ortes des Erdmagnetfeldes zum Zeitpunkt der Bildung des Gesteins. Während sich auf dem Meeresboden eine neue Kruste bildet, verfestigt sich die neue Kruste mit ihren Eisenoxidpartikeln, die wie Miniatur-Kompassnadeln wirken und auf den jeweiligen magnetischen Norden zeigen. Wissenschaftler, die die Lavaproben vom Meeresboden aus untersuchten, konnten feststellen, dass die Eisenoxidpartikel in unerwartete Richtungen wiesen. Um jedoch zu verstehen, was dies bedeutete, mussten sie wissen, wann sich die Felsen bildeten und wo sie sich zum Zeitpunkt ihrer Erstarrung befanden aus flüssiger Lava. 

Die Methode zur radiometrischen Datierung von Gesteinen ist seit dem frühen 20. Jahrhundert verfügbar, so dass das Alter der auf dem Meeresboden gefundenen Gesteinsproben leicht zu ermitteln war. 

Es war jedoch auch bekannt, dass sich der Meeresboden im Laufe der Zeit bewegt und ausbreitet, und erst 1963 wurden Informationen über die Alterung des Gesteins mit Informationen über die Ausbreitung des Meeresbodens kombiniert, um ein endgültiges Verständnis dafür zu erhalten, wohin diese Eisenoxidpartikel weisen Die Zeit, in der die Lava zu Fels erstarrte. 

Ausgiebige Analysen zeigen nun, dass sich das Magnetfeld der Erde in den letzten 100 Millionen Jahren etwa 170-mal umgekehrt hat. Die Wissenschaftler werten die Daten weiterhin aus, und es gibt viele Unstimmigkeiten darüber, wie lange diese Perioden magnetischer Polarität anhalten und ob die Umkehrungen in vorhersehbaren Intervallen erfolgen oder unregelmäßig und unerwartet sind.

Was sind die Ursachen und Auswirkungen?

Die Wissenschaftler wissen nicht genau, was die Umkehrung des Magnetfelds verursacht, obwohl sie das Phänomen in Laborversuchen mit geschmolzenen Metallen nachgebildet haben, die auch spontan die Richtung ihres Magnetfelds ändern. Einige Theoretiker glauben, dass die Umkehrung des Magnetfelds durch greifbare Ereignisse wie Kollisionen mit tektonischen Platten oder Einschläge von großen Meteoren oder Asteroiden verursacht werden kann, aber diese Theorie wird von anderen abgelehnt. Es ist bekannt, dass im Vorfeld einer magnetischen Umkehrung die Feldstärke abnimmt, und da die Stärke unseres gegenwärtigen Magnetfelds nun stetig abnimmt, glauben einige Wissenschaftler, dass wir in etwa 2.000 Jahren eine weitere magnetische Umkehrung sehen werden. 

Wenn es, wie einige Wissenschaftler vermuten, einen Zeitraum gibt, in dem vor der Umkehrung überhaupt kein Magnetfeld vorhanden ist, ist die Auswirkung auf den Planeten nicht genau bekannt. Einige Theoretiker vermuten, dass ein fehlendes Magnetfeld die Erdoberfläche für gefährliche Sonnenstrahlen öffnet, die möglicherweise zum weltweiten Aussterben des Lebens führen könnten. Derzeit gibt es jedoch keine statistische Korrelation, auf die im Fossilienbestand hingewiesen werden kann, um dies zu überprüfen. Die letzte Umkehrung erfolgte vor etwa 780.000 Jahren, und es gibt keine Beweise dafür, dass es zu dieser Zeit zum Aussterben von Massenarten kam. Andere Wissenschaftler argumentieren, dass das Magnetfeld bei Umkehrungen nicht verschwindet, sondern nur zeitweise schwächer wird.

Obwohl wir uns mindestens 2000 Jahre lang fragen müssen, ob eine Umkehr heute eintritt, wäre ein offensichtlicher Effekt eine Massenstörung der Kommunikationssysteme. So wie Sonnenstürme Satelliten- und Funksignale beeinflussen können, würde eine Magnetfeldumkehr den gleichen Effekt haben, allerdings in viel stärkerem Maße.