Planetare Unwucht, wankelmütiges Magnetfeld

Freitag, 21. Oktober 2011, 17:54 • Rubrik Geologie, Physik.

Das Magnetfeld der Erde hat in der Vergangenheit immer wieder seine Orientierung gewechselt. Einen möglichen Zusammenhang zwischen diesen Ereignissen und der Lage der Kontinente haben französische Forscher entdeckt. Die Feldumkehr scheint demnach umso häufiger zu erfolgen, je ungleichmäßiger die kontinentale Masse über den Globus verteilt ist.

Foto: Jaypee via Wikimedia.org (Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Der Grund für diesen Zusammenhang sei derzeit noch unklar, betonen die Geowissenschaftler um François Pétrélis von der École Normale Supérieure und der nationalen Forschungsorganisation CNRS. Vielleicht spiegelten beide Phänomene die gleichen Vorgänge im Erdmantel wider, schreibt die Gruppe im Fachblatt “Geophysical Research Letters”. Grundsätzlich sei es aber auch denkbar, dass in den Mantel abtauchendes Material den irdischen Dynamo beeinflusse.

Das Magnetfeld der Erde wird durch Strömungen im flüssigen äußeren Teil des Erdkerns erzeugt und wechselt in unregelmäßigen Abständen seine Polarität. Ablesen lässt sich das an der Magnetisierung von Vulkangestein und an einem magnetischen Streifenmuster im Gestein des Meeresbodens, wie er an den mittelozeanischen Rücken fortwährend neu entsteht. In der Erdgeschichte gab es demnach Phasen, in denen die Feldpolarität über viele Jahrmillionen stabil war, während sie in anderen alle ein- bis zweihunderttausend Jahre wechselte.

Die Frequenz der Feldumkehrungen (schwarz) und die Asymmetrie der Kontinentverteilung zeigen ein ähnliches Auf und Ab. Grafik: Laboratoire de Physique Statistique-ENS/CNRS

Modellrechnungen und Laborversuche hatten Hinweise darauf geliefert, dass eine Feldumkehr erfolgen kann, wenn die Materialströme im äußeren Erdkern nicht mehr symmetrisch zur Äquatorialebene sind. Solche Störungen könnten von der Grenze zwischen Kern und Mantel ausgehen, so die Überlegung Pétrélis’ und seiner Kollegen. Da die Prozesse im Mantel wiederum mit der Bewegung der Kontinentalplatten verknüpft sind, suchte die Gruppe nach einem möglichen Zusammenhang – und wurde fündig.

In den letzten 300 Millionen Jahren stieg und fiel die Frequenz der Feldumkehr synchron mit der Ungleichverteilung der Kontinente bezüglich des Äquators, ermittelten die Forscher. Zwar sind die Daten zur Verteilung der Kontinente mit einer großen Unsicherheit belegt. In groben Zügen ergibt sich für beide Kurven jedoch ein ähnlicher Verlauf – mit bis zu acht Feldumkehrungen pro Jahrmillion bei einer maximal asymmetrischen Verteilung.

Forschung: François Pétrélis, Laboratoire de Physique Statistique, École Normale Supérieure/CNRS, Paris; Jean Besse und Jean-Pierre Valet, Institut de Physique du Globe de Paris, Paris

Veröffentlichung Geophysical Research Letters, Vol. 38, L19303, DOI 10.1029/2011GL048784

WWW:
Physique Non Linéaire, ENS-Laboratoire de Physique Statistique
Institut de Physique du Globe de Paris
Das Erdmagnetfeld
Geomagnetic Polarity Time Scale (PDF)
Plate Tectonics

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