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Früher Schirm

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 21.05.2010 17:15

Die Erde scheint schon vor 3,45 Milliarden Jahren von einem Magnetfeld geschützt worden zu sein. Das berichtete der US-Geophysiker John Tarduno von der Universität Rochester auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien. Damit wäre der älteste Nachweis für das Magnetfeld um weitere 250 Millionen Jahre in die Vergangenheit verschoben, weit genug, um die Ursprünge des Lebens vor den schädlichen Strahlen aus dem All zu schützen.

Frühe AuroraeDie ältesten unumstrittenen Spuren des irdischen Lebens sind rund drei Milliarden Jahren alt, den größten Teil seiner Geschichte hat unser Planet also mit lebendigen Organismen koexistiert, die zuerst in den Ozeanen und wohl auch in den Meeresböden, dann auch an Land blühten und gediehen. Inzwischen ist daraus eine einzigartige Symbiose aus Geo- und Biosphäre geworden. Es ist noch kein Parallelfall bekannt, obwohl allein in unserem Sonnensystem zwei weitere Planeten zumindest vergleichbare Startbedingungen wie die Erde hatten: Mars und Venus. Doch bei ihnen lief etwas schief, was den einen zur staubtrockenen Tiefkühlwelt und die andere zur glutheißen Höllenkugel werden ließ.

Erdmagnetfeld und Sonnensturm"Um einen Planeten wie die Erde zu entwickeln, braucht man zum einen genug Wasser, um anfängliche Verluste durch den Sonnenwind zu überstehen", erklärt John Tarduno, Geophysikprofessor an der US-Universität von Rochester, "man braucht aber auch ein Magnetfeld, das den Planeten schützt, sonst geht alles, was es an flüchtigen Stoffen in der Atmosphäre und den Ozeanen gibt, verloren." Der Mars hat wohl schon sehr früh in seiner Geschichte das Magnetfeld verloren, danach war es um Atmosphäre und Ozeane geschehen. Atom für Atom hat der Sonnenwind die Bestandteile von Luft- und Wasserhülle demontiert und davongetragen.

Im Fall der Erde ist das Magnetfeld unbestreitbar aktiv und für eine Sicherheitszone verantwortlich, die in Richtung Sonne in der Regel zehn Erdradien, also rund 65.000 Kilometer, misst. Bei starkem Sonnenwind kann sie allerdings auch schon einmal auf nur drei Radien, oder knapp 19.000 Kilometer zusammenschrumpfen. Die Frage ist nur, wann in der Frühzeit der Erde der Dynamo angesprungen ist, der das Magnetfeld produziert. Dieser Dynamo liegt wohl im Erdkern, angetrieben durch Konvektionsströme in dessen flüssiger Außenschicht. Damit diese Ströme in Gang kommen, muss sich der Erdkern in einen festen und einen flüssigen Teil separiert haben, und "die meisten Experten", so Tarduno, "gehen davon aus, dass das bei der frühen Erde nicht der Fall war".

Barberton-GürtelIn der nicht mehr ganz so frühen Erde rund eine Milliarde nach Entstehung des Planeten hatte sich der Kern offenbar soweit abgekühlt, dass das feste Innere "ausfrieren" und den Dynamo anwerfen konnte. Tarduno und seine Kollegen haben nämlich in Gesteinen des Barberton-Gürtels Silikatkristalle mit magnetischen Einschlüssen gefunden, die für ein Magnetfeld von 50 bis 70 Prozent der heutigen Stärke sprechen. Der Barberton-Gürtel in der östlichen südafrikanischen Provinz Mpumalanga gehört zu den ältesten erhaltenen Gesteinsformationen der Erde. Tarduno und seine Kollegen haben die von ihnen benutzten Proben auf ein Alter von 3,409 Milliarden Jahre mit einer Schwankungsbreite von nur vier Millionen Jahren datiert, andere Forscher datieren den Barberton-Gürtel dagegen auf rund 3,445 Milliarden Jahre.

Magnetfeldstärken wie das jetzt gemessene hat es auch in späteren Zeiten gegeben, als der Dynamo bereits mit voller Leistung lief, denn die Feldstärke schwankt durchaus. "Es ist daher nicht auszuschließen", meint Tarduno, "dass wir hier eine natürliche Schwankung sehen." Allerdings gibt es bei der Effizienz des irdischen Magnetschirms zwei Spieler: "Wir müssen den Sonnenwind berücksichtigen, der damals zehn- bis hundertfach stärker war als heute", so Tarduno. Die junge Sonne war zwar wesentlich lichtärmer als heute, sandte dafür aber viel mehr magnetische Strahlung und Masse ins All. Die daraus resultierenden Sonnenstürme hätten vermutlich selbst die stärksten von heute wie laue Lüftchen aussehen lassen.

Koronale MasseauswürfeEin so komfortabler Platz wie unter dem heutigen Magnetschirm war die Erde damals also nicht. Im Normalzustand reichte die Pufferzone fünf Erdradien, also rund 32.000 Kilometer weit in den Weltraum. Vergleichbare Zustände gab es in jüngerer Vergangenheit im Herbst 2003, als ein besonders starker Sonnensturm die Magnetosphäre der Erde auf eben die fünf Planetenradien zusammenstauchte und Polarlichter bis hinab nach Südeuropa aufleuchteten. Die viel rabiateren und häufigeren Sonnenstürme vor 3,45 Milliarden Jahren dürften, so die Erwartung der Forscher um Tarduno, den Magnetschirm der Erde gar komplett zum Zusammenbruch gebracht haben.

Daher ist es Tardunos Einschätzung zufolge recht wahrscheinlich, dass damals der Sonnenwind durchaus an der irdischen Atmosphäre genagt hat. "Es gab wahrscheinlich einen Verlust an Wasser und anderen flüchtigen Komponenten, bis hin zur Größenordnung eines irdischen Ozeans", erklärt der Forscher. Das würde implizieren, dass die frühe Erde noch wesentlich wasserreicher war als bislang gedacht.

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