PlanetenforschungDer Schutzschild der Erde ist älter als gedacht

Das Erdmagnetfeld schützt uns vor kosmischer Strahlung. Jetzt verrieten Jahrmilliarden alte Steine, dass dieser Schutz schon vor 3,45 Milliarden Jahren funktionierte. von Oliver Dreissigacker

Das Magnetfeld der Erde (türkis) ist stark genug, um den Sonnenwind (gelb-weiß) weitestgehend auf sicherem Abstand zu halten – etwa zehn Erdradien. Bei heftigen Sonnenstürmen kommen die energiereichen Partikel bis auf fünf Erdradien heran und dringen entlang der polaren Feldlinien tief in die Atmosphäre hinein

Das Magnetfeld der Erde (türkis) ist stark genug, um den Sonnenwind (gelb-weiß) weitestgehend auf sicherem Abstand zu halten – etwa zehn Erdradien. Bei heftigen Sonnenstürmen kommen die energiereichen Partikel bis auf fünf Erdradien heran und dringen entlang der polaren Feldlinien tief in die Atmosphäre hinein  |  © Steele Hill, Nasa

Das Magnetfeld der Erde kommt immer wieder einmal in die Schlagzeilen. Es hat Einfluss auf das Weltraumwetter – und macht den Menschen zu Unrecht Angst, wenn seine Pole alle paar hunderttausend Jahre umkippen. Dabei tritt seine eigentliche Funktion häufig in den Hintergrund: Das Magnetfeld der Erde bildet einen Schutzschild gegen kosmische Strahlung. Würde es schwächer werden, wären die Erde und seine Bewohner diesen gefährlichen Teilchen aus dem All ausgeliefert – denn ähnlich wie Röntgenstrahlung in hohen Dosen schädigt kosmische Strahlung Zellen. Das Erdmagnetfeld ist also die Bedingung dafür, dass auf einem Planeten Leben entstehen kann.

Jetzt hat ein Forscherteam um John Tarduno von der University of Rochester im US-Bundesstaat New York herausgefunden, dass das Erdmagnetfeld schon vor 3,6 Milliarden Jahren halb so stark war wie heute. Unter Astronomen ist das eine kleine Sensation, denn bisher glaubte man, dass die Vorraussetzungen für Leben auf der Erde zu jener Zeit viel schlechter waren.

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Denn das junge Planetensystem war ein ungemütlicher Ort. Die Sonne drehte sich schneller als heute, war von Flecken übersät und schickte im Tagesrhythmus Abermillionen Tonnen energiereiche Teilchen durchs All, gegen die der heutige Sonnenwind ein vergleichsweise laues Lüftchen ist.

Um herauszufinden, wie viel der kosmischen Strahlung das Erdmagnetfeld damals schon abwehren konnte, konzentrierten die Forscher ihre Suche auf zwei Gebiete in Südafrika: den Barberton- und den 300 Kilometer weiter südlich liegenden Nondweni-Grünsteingürtel. Dort fand man 3,2 Milliarden Jahre alte Gesteinsproben, an denen sich nachweisen ließ, dass das Erdmagnetfeld damals etwa halb so stark war wie heute.

Sonnenwind

Der Teilchenstrom von der Sonne besteht überwiegend aus Protonen, Elektronen und einem kleinen Anteil Heliumkerne ("Alpha-Teilchen"). Alle diese Bestandteile sind elektrisch geladen, Physiker sprechen  deshalb von einem Plasma. Da Magnetfelder geladene Teilchen ablenken, treffen die Partikel nicht die Erde sondern werden um sie herum gelenkt. Lediglich in der Region um die magnetischen Pole können sie in die Atmosphäre eintreten.
 

"Weltraumwetter"

Im Herbst 2003 ereignete sich der besonders heftige "Halloween-Sonnensturm", bei dem eine große Menge energiereicher Teilchen die Erde traf. Zahlreiche Satelliten trugen teils bleibende Schäden davon, der Funkverkehr brach stellenweise zusammen, Stromnetze hatten mit Überspannungen zu kämpfen und Flugzeuge auf polnahen Routen wurden umgeleitet. Weltraummissionen wie das kürzlich gestartete Solar Dynamics Observatory der Nasa sollen die Vorhersage des Weltraumwetters verbessern.

 

Schutzschilde für Raumfahrer

Die Nasa-Astronauten hatten Glück: Ein heftiger Sonnensturm ereignete sich 1972, als die Apollo-16-Crew wieder zu Hause und die Apollo-17-Besatzung noch nicht zum Mond aufgebrochen war. Die Teilchen hätten eine schwerwiegende Strahlenkrankheit verursacht. Bedingt durch Partikel von Sonnenwind und Kosmischer Strahlung könnte jede sechste Frau oder jeder zehnte Mann bei einem Flug zum Mars mit heutigen Raumschiffen an Krebs erkranken.

Allerdings ist man sich unter Astronomen uneinig, ob das Magnetfeld nicht schon früher entstand und somit gute Bedingungen für die Entstehung von Leben schuf. Deshalb suchten die Wissenschaftler weiter. Mit kleinen Feldspat- und Quartzkristallen und modernsten Messgeräten – wie sie auch in der Computerindustrie verwendet werden, um Chips auf Produktionsfehler zu untersuchen – analysierte sie das Gestein. Und siehe da: Auch in 3,45 Milliarden Jahre alten Proben fanden sich Hinweise auf das Magnetfeld unseres Planeten. Damals muss es  eine magnetische Feldstärke gehabt haben, die etwa 30 bis 50 Prozent niedriger ist als heute, berichten Tarduno und seine Kollegen im Fachmagazin Science.

"Mit dieser Kenntnis können wir den Abstand von der Erdoberfläche berechnen, bei dem sich die Energie des Erdmagnetfelds mit dem Druck des kräftigen solaren Winds unserer noch jungen Sonne gerade die Waage hält", erklärt Tarduno. "Unserem Ergebnis nach war dieser Punkt nur halb so weit entfernt wie heute. Das entspricht dem gleichen Abstand, wie wenn wir jetzt einem starken Sonnensturm ausgesetzt sind", sagt der Geophysiker.

Leserkommentare
  1. Das ist aber wirklich interessant, das Magnetfeld der Erde.
    wieso ist die Überwindung nicht praktikabel? Halb Amerika war schon außerhalb, hat das Feldchen rauswärts und reinwärts überwunden, zack; die haben sogar einen Claim auf dem Mond abgesteckt, mit der Fahne, symbolisch.
    Vielleicht hat das Magnetfeld die Fahne zum Flattern gebracht?

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    • farn
    • 05. März 2010 12:30 Uhr

    "Halb Amerika war schon außerhalb, hat das Feldchen rauswärts und reinwärts überwunden, zack; die haben sogar einen Claim auf dem Mond abgesteckt, mit der Fahne, symbolisch."

    Das ist einer der Hauptgründe, die Skeptiker der Mondlandung anführen - die guten Herren Astronauten müssten eigentlich vor Metastasen nur so leuchten. Auf den Bildern ist eine helle Mondoberfläche zu sehen, das heißt man kann nicht anführen, dass die Mission dann stattfand, als zB die Erde die meisten Sonnenwinde abblockte, dann hätte nämlich eine Mondfinsternis vorherrschen müssen.

    ein ordentlicher sonnensturm zum falschen zeitpunkt und die astronauten wären gegrillt worden...bei einer monate- bis jahrelangen reise zum mars und zurück sollte man sich nicht darauf verlassen, dass schon nichts passieren wird.

    • farn
    • 05. März 2010 12:30 Uhr

    "Halb Amerika war schon außerhalb, hat das Feldchen rauswärts und reinwärts überwunden, zack; die haben sogar einen Claim auf dem Mond abgesteckt, mit der Fahne, symbolisch."

    Das ist einer der Hauptgründe, die Skeptiker der Mondlandung anführen - die guten Herren Astronauten müssten eigentlich vor Metastasen nur so leuchten. Auf den Bildern ist eine helle Mondoberfläche zu sehen, das heißt man kann nicht anführen, dass die Mission dann stattfand, als zB die Erde die meisten Sonnenwinde abblockte, dann hätte nämlich eine Mondfinsternis vorherrschen müssen.

    Antwort auf "Seltsam"
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    • PGMN
    • 05. März 2010 13:26 Uhr

    dann stehen die Verschwörungstheoretiker mit ihrer These aber wirklich ziemlich mies da.

  2. ein ordentlicher sonnensturm zum falschen zeitpunkt und die astronauten wären gegrillt worden...bei einer monate- bis jahrelangen reise zum mars und zurück sollte man sich nicht darauf verlassen, dass schon nichts passieren wird.

    Antwort auf "Seltsam"
  3. "dass das Erdmagnetfeld schon vor 3,6 Millionen Jahren halb so stark war wie heute."

    Hier sind doch sicher 3,6 Milliarden gemeint?

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    Redaktion

    danke für den Hinweis, da haben Sie absolut recht, das ist beim Redigieren passiert. Der Fehler wurde korrigiert.

    Herzliche Grüße aus der Wissenschaftsredaktion.

    • PGMN
    • 05. März 2010 13:26 Uhr

    dann stehen die Verschwörungstheoretiker mit ihrer These aber wirklich ziemlich mies da.

    Antwort auf "Verschwörungstheorien"
  4. Redaktion

    danke für den Hinweis, da haben Sie absolut recht, das ist beim Redigieren passiert. Der Fehler wurde korrigiert.

    Herzliche Grüße aus der Wissenschaftsredaktion.

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  • Schlagworte Asteroid | Atmosphäre | Mars | Planet | Südafrika | New York
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