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Erdmagnetische südatlantische Anomalie offenbar kein Anzeichen für beginnende Polumkehr

Gehäuftes Auftreten strahlungsbedingter technischer Störungen der Swarm-Satelliten (weiße Punkte) im Bereich der erdmagnetischen Südatlantischen Anomalie (blauer Bereich = geringe Feldstärke) von April 2014 bis Juni 2017 (Abbildung: I. Michaelis, GFZ).
Magnetfeldstärke an der Erdoberfläche zu drei Zeitpunkten, vor 48 500 und vor 47 250 Tausend Jahren vor heute sowie im Jahr 2015. Das Erdmagnetfeld wies in der Vergangenheit ähnliche Gebiete sehr schwacher Feldstärke wie in der heutigen Südatlantischen Anomalie über Südamerika und dem südlichen Atlantik auf, bspw. vor 48 500 Jahren. Die damalige Anomalie entwickelte sich nicht zu einer Feldumkehr, etwa 1000 Jahre später zeigte das Feld wieder deutlich gleichmäßiger verteilte Feldstärken (Abbildung: M. Korte)
Dr. Monika Korte, Arbeitsgruppenleiterin in der GFZ-Sektion Geomagnetismus (Foto: privat).

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. Forschende diskutieren kontrovers, ob sie ein Anzeichen für eine beginnende magnetische Polumkehr ist. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ 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.

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 beispielweise 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. In ihrer neuen Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PNAS, rekonstruieren die WissenschaftlerInnen Änderungen des Erdmagnetfelds der Vergangenheit basierend auf paläomagnetischen Messdaten aus Sedimentbohrkernen und vulkanischen Gesteinen, die über die ganze Erde verteilt sind. Die im Gestein enthaltenen magnetischen Minerale wie Magnetit oder Hämatit „speichern“ die Ausrichtung und Stärke des Erdmagnetfelds zur Zeit ihrer Bildung. Für einen Zeitraum von 50000 bis 30000 Jahren vor heute gibt es besonders viele Daten, weshalb die WissenschaftlerInnen 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 sogenannte magnetischen Exkursion. Sie wird nach ihrem Entdeckungsort als Laschamp-Exkursion bezeichnet. Zu dieser Zeit änderte das Erdmagnetfeld vermutlich für weniger als 1000 Jahre seine Polarität. Zu Beginn der Laschamp-Exkursion weist das Feld eine deutlich andere Verteilung von Schwächezonen auf als heute. Monika Korte, Ko-Autorin der Studie und Arbeitsgruppenleiterin in der GFZ-Sektion Geomagnetismus: „Aus unserer Betrachtung der vergangenen 50000 Jahre schließen wir, dass die heutige südatlantische Anomalie nicht als Beginn einer Feldumkehr gedeutet werden kann. Auf Zeiten, die anders als der Beginn der Laschamp-Exkursion eine Verteilung von Schwächezonen zeigten, die der heutigen Verteilung ähneln, folgte keine Polumkehr und die Schwächezonen verschwanden wieder“. Wie lange die heutige südatlantische Anomalie noch anhält, können die WissenschaftlerInnen 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.

Originalstudie: Brown, M., Korte, M., Holme, R., Wardinski, I., Gunnarson, S., 2018. Earth’s magnetic field is probably not reversing. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1722110115

Kontakt:
Dr. Monika Korte
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Sektion Geomagnetismus
Behlertstraße 3a
14467 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1268
Email: monika.korte@gfz-potsdam.de

Ralf Nestler
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Medien und Kommunikation
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1049
Email: ralf.nestler@gfz-potsdam.de

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