Überlebenswichtiges Magnetfeld bewegt sich: Was wir wissen

Das Magnetfeld schützt den Planeten vor kosmischer Strahlung und Sonnenteilchen. Doch es schwächelt über Teilen der Erde – und sogar über eine Umkehrung der Pole wird gemutmaßt. Ein Experte erklärt, was dran ist.

Im Erdinneren brodelt eine Masse, hauptsächlich aus Eisen. Expert:innen zufolge gleicht das Auf und Ab dort einem kochenden Spaghetti-Topf. Durch die Bewegungen entsteht das Magnetfeld, das zusammen mit der Atmosphäre die beiden Schutzschilde der Erde bildet. Wären beide weg, würde es auf dem Blauen Planeten kein Leben mehr geben.

Bei dem teils gigantischen Magnetfeld ist gerade vieles in Bewegung. Zuletzt wurde immer wieder spekuliert, ob sich die magnetischen Pole der Erde langfristig umkehren und das Feld schwächen könnten. Doch wie wahrscheinlich ist das, und was würde das bedeuten?

Das Magnetfeld der Erde ist der europäischen Raumfahrtbehörde ESA zufolge eine komplexe und dynamische Kraft, die unseren Planeten vor kosmischer Strahlung und geladenen Teilchen der Sonne schützt. „Wir gehen davon aus, dass das Erdmagnetfeld ein relativ chaotischer Prozess ist“, sagt der Experte für Geomagnetismus vom Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam, Jürgen Matzka.

Sonnenstürme können schön sein – aber auch schädlich

Sonnenstürme sind nicht nur für faszinierende Polarlichter verantwortlich, wie sie immer wieder über Deutschland auftraten. Sie können in unserer hochtechnologisierten Welt auch erhebliche Schäden anrichten und insbesondere Satelliten stören. Dabei rasen hochenergetische Teilchen und eine Plasmawolke vom Stern im Zentrum des Sonnensystems binnen kurzer Zeit die rund 150 Millionen Kilometer zu unserem Heimatplaneten.

Was über das Magnetfeld bisher bekannt ist

Anders als die geografischen sind die magnetischen Pole der Erde keineswegs starr. Statistisch gesehen ist der immer wiederkehrende Prozess der Polumkehr Matzka zufolge längst überfällig. „Die letzte Polumkehr, die ist ziemlich lange her, 780.000 Jahre ungefähr.“ Das sei länger als der langfristige Durchschnitt von 300.000 bis 500.000 Jahren. Allerdings gebe es auch Phasen, bei denen es über Millionen Jahre keine Umkehr gegeben habe.

Fakt ist laut Matzka: „Wir wissen seit 1840, dass die Magnetfeldstärke insgesamt abnimmt.“ Das liege vor allem daran, dass auf der Südhalbkugel im Bereich Südafrika, Südatlantik und Südamerika das Feld besonders stark abnehme. Im Südatlantik sei es um rund 30 Prozent schwächer, als es zu erwarten wäre. In Europa nehme es allerdings wieder zu.

Polumkehr könnte Einfluss auf ein Artensterben haben

„Wir haben zum Teil sehr gute Rekonstruktionen des Erdmagnetfeldes in die Vergangenheit hinein, und da sieht man immer wieder, dass sich die Stärke des Feldes sehr oft und sehr stark ändert, oder, dass es zu einer Polumkehr kommt“, sagt Matzka. „Ich würde es jetzt aus der Sachlage heraus nicht so sehen, dass wir Hinweise auf eine Umkehr haben.“ Die Schwächen auf der Südhalbkugel aber könnten Anfangsfaktoren für eine Umkehr sein.

Bei der letzten Feldumkehr gab es noch keine modernen Menschen auf der Erde, entsprechend fehlen auch Aufzeichnungen davon. Doch geben Matzka zufolge ozeanische Sedimentbohrkerne möglicherweise Aufschlüsse. Hinweise, dass eine Polumkehr Einfluss auf die Evolution oder ein Artensterben nehmen kann, gab es immer wieder. So enden genau an den Stellen der Bohrkerne, an denen eine Feldumkehr nachgewiesen wurde, Funde bestimmter Fossilien. Die meisten Ergebnisse würden aber einen eher geringen Einfluss zeigen.

Die Magnetfeldanomalien als Gefahr für Satelliten

Anders sieht das in unserem hochtechnologisierten Zeitalter aus. Die Risiken für Satelliten steigen. Bei Warnungen vor Sonnenstürmen müssten dort Systeme runtergefahren werden, sagt Matzka. „Es gibt sicherlich auch die Möglichkeit, wenn uns mal ein ganz besonders starkes Ereignis erwischt, dass es dann auch mehr Schäden gibt, als man sich das im Moment vorstellen kann.“

„Die Magnetfeldanomalie im Südatlantik stellt schon immer eine Herausforderung für Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen dar, da dort hochenergetische Protonen die Satellitenelektronik beeinflussen können“, sagt auch die Koordinatorin der Weltraumwettermission beim ESA-Standort in Darmstadt, Melanie Heil. Unter bestimmten Bedingungen könnten die Satelliten häufiger Strahlungen ausgesetzt sein.

Kann man das Magnetfeld eigentlich wahrnehmen?

Die sogenannte Sonnenaktivität nimmt in ihrem rund elf Jahre dauernden Zyklus derzeit wieder zu. Mit dem Maximum muss Heil zufolge 2025 gerechnet werden. Die Abschwächung des Magnetfeldes sei allerdings nicht so stark, dass ein merklicher Effekt auf die Auswirkungen von Sonnenstürmen zu erwarten sei.

Das im äußeren Erdkern entstehende Magnetfeld kann man nicht wirklich sehen oder hören. Wissenschaftler:innen der Technischen Universität Dänemark haben der ESA zufolge magnetische Signale, die von einer ESA-Satellitenmission gemessen wurden, aber in Schall umgewandelt. Das Ergebnis: Die „Sprache“ des überlebenswichtigen Feldes ist weniger behütend, als vielmehr bedrohlich.

„Wir können jetzt das Magnetfeld der Erde hören“, sagt die Sprecherin in einem Video der ESA, „so klingt es“.

Sie erklärt weiter: „Diese Symphonie, sagen wir mal, wurde produziert, indem Signale von der SWARM Mission der ESA umgewandelt wurden.“ Die SWARM Mission bestünde aus drei Satelliten, die dazu konzipiert seien, präzise die verschiedenen magnetischen Signale zu messen, die das Erdmagnetfeld ausmachen. Mittlerweile hätten alle drei Satelliten die Erde schon 100.000 Mal umrundet.

Hinweis: Der Artikel erschien erstmals im März 2023.

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