Die Erforschung der Tiefen unter unseren Füßen ist ein schwieriges Unterfangen. Wissenschaftler stützen sich auf indirekte Hinweise, um die Vorgänge in fast 3000 Kilometern Tiefe zu verstehen. Genau an dieser Grenze zwischen dem felsigen Mantel und dem metallischen Kern spielt sich ein wesentlicher Teil des Lebens unseres Planeten ab.
Forscher haben die Analyse des in alten Gesteinen fossilisierten Magnetismus mit detaillierten Computersimulationen kombiniert. Diese Modelle ermöglichen es, 265 Millionen Jahre in der Zeit zurückzureisen, um das vergangene Verhalten des Erdmagnetfeldes zu rekonstruieren.
Bild: Argonne National Laboratory / Flickr / CC 2.0
Ihre Beobachtungen zeigen, dass zwei Kontinentalstrukturen unter Afrika und dem Pazifischen Ozean wie riesige Hotspots wirken. Diese Massen aus festem und extrem heißem Gestein stören die Zirkulation des flüssigen Eisens im äußeren Kern. Diese Zirkulation ist jedoch für das Magnetfeld verantwortlich, ähnlich wie bei einem riesigen Dynamo.
Andy Biggin, der diese Arbeit geleitet hat, erklärt, dass unter diesen heißen Zonen das flüssige Eisen zur Stagnation neigt. Diese Situation führt zu ausgeprägten Temperaturkontrasten, die dem Magnetfeld eine Signatur aufprägen. Einige seiner Merkmale blieben über Hunderte von Millionen Jahren erstaunlich stabil.
Diese Entdeckung verändert unsere Sicht auf die Erdgeschichte und könnte helfen, die Entstehung alter Kontinente wie Pangaea besser zu interpretieren oder auch vergangene Klimamodelle zu verfeinern. Die Forschung geht weiter, um mehr von diesen magnetischen Signalen zu entschlüsseln, die die Entwicklung unseres Planeten erzählen.
Der Geodynamo: Motor des Magnetfeldes
Das Erdmagnetfeld wird durch einen Prozess namens Geodynamo erzeugt. Es entsteht im äußeren Kern, einer Schicht aus flüssigem Eisen und Nickel in etwa 2900 Kilometern Tiefe unter der Oberfläche. Die Bewegung dieses geschmolzenen Metalls, kombiniert mit der Erdrotation, erzeugt elektrische Ströme, die für das Feld verantwortlich sind.
Dieses Phänomen ist mit dem Prinzip eines Fahrraddynamos vergleichbar, jedoch in planetarem Maßstab. Die Hitze aus dem festen inneren Kern und die allmähliche Abkühlung des Planeten speisen diese Konvektionsbewegungen. Das flüssige Eisen steigt auf, kühlt ab und sinkt wieder ab, wodurch eine kontinuierliche Schleife entsteht.
Die neue Studie zeigt, dass dieses System nicht einheitlich ist. Die Präsenz riesiger Strukturen im unteren Mantel verändert die Art und Weise, wie Wärme aus dem Kern abgeführt wird. Diese lokalen Störungen formen die Zirkulation des flüssigen Metalls und folglich die Form und Stärke des daraus resultierenden Magnetfeldes.
Quelle: Nature Geoscience