Der Beginn des Erdmagnetfelds

Vor rund 4,5 Milliarden Jahren ist die Erde entstanden – und wenige hundert Millionen Jahre später auch ihr erstes Magnetfeld. Wie es sich genau gebildet hat, ist bis heute jedoch nicht geklärt. Nun präsentiert ein Forschungsteam eine 3D-Simulation für einen frühzeitlichen Erddynamo. Wie die Autorinnen und Autoren in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ erläutern, stellen ihre Ergebnisse bisherige Annahmen in Frage.

Für das Magnetfeld der Erde ist heute vor allem der äußere Erdkern aus flüssigem Eisen und Nickel um einen festen inneren Kern verantwortlich. Die elektrisch leitfähige Masse bleibt ständig in Bewegung, da sich die Erde dreht und ständig heißes Material aufsteigt, abkühlt und wieder absinkt. Doch dieser Aufbau entstand erst vor etwa 1,3 bis 1,5 Milliarden Jahren – viel zu spät, als das sich damit das frühe Erdmagnetfeld vor etwa 4 Milliarden Jahren erklären ließe.

Eine Erklärung mit Lücken

Das Magnetfeld der jungen Erde entstand weiter außen, durch die Bewegung einer Schicht aus geschmolzenem Gestein – am 2900 Kilometer tiefen Ende des Erdmantels, in der Fachwelt basaler Magmaozean genannt. Wie er sich einst bewegt hatte, simulierte nun das Team um Nathanaël Schaeffer von der Universität Grenoble mit einem 3D-Modell. Das Ergebnis: Durch die Bewegungen dieser Schicht konnte sich tatsächlich ein Magnetfeld mit Nord- und Südpol ausbilden. Allerdings hätte der Ozean aus heißem, eisenhaltigem Gestein elektrischen Strom um fünfmal besser leiten müssen als bisher angenommen.

Die neuen Ergebnisse widerlegen zwar nicht die bisherige Erklärung, wonach ein Magmaozean das einstige Erdmagnetfeld verursacht habe. Allerdings scheint sie unvollständig. Es müsse in Betracht bezogen werden, dass etwa der Magmaozean mit den tieferen Erdregionen verbunden gewesen sein könnte, die später den heutigen Erdkern bildeten, so Schaeffer. Doch bereits jetzt erweitert die Studie das Verständnis der Erdgeschichte. Und selbst um Magnetfelder auf anderen Planeten wie der Venus oder außerhalb unseres Sonnensystems zu erklären, liefert sie neue Impulse.