Vor 41.000 Jahren machten die Pole einen Ausflug

Kein Eisen darf den Sensor ablenken. Die Türklinke ist deshalb aus Messing, die Heizungsrohre sind aus Plastik. Monika Korte darf keinen Schlüssel in der Tasche haben und keinen Gürtel mit Metallschnalle. Sie sagt: »Es ist, als wenn man in München einen Fußball losschießt, der in Hamburg ein Tor trifft: So genau messen wir hier.«

Rund 6.400 Kilometer unter dem Häuschen liegt der Mittelpunkt der Erde. Dort befindet sich der innere Kern aus Eisen. Das Eisen ist heiß wie die Oberfläche der Sonne, aber aufgrund des immensen Drucks fest. Darüber liegt der äußere Kern, eine 2.200 Kilometer dicke Kugelschale aus flüssigem Eisen. Die Schmelze wird vom inneren Kern geheizt. Sie strömt empor bis zum Erdmantel, kühlt dort ab und fließt wieder in Richtung Zentrum. Die Erdrotation zwingt die Flüssigkeit auf Schraubenbewegungen, parallel zur Erdachse. In ihnen fließen elektrische Ströme. Dieser Geodynamo erzeugt das Magnetfeld der Erde.

Das Magnetfeld änderte im Laufe der Erdgeschichte Hunderte Male die Richtung, das belegen Vulkangesteine. Im Durchschnitt der jüngsten paar Millionen Jahre tauschten die Pole alle 300.000 Jahre die Plätze. Die letzte langjährige Umpolung liegt 780.000 Jahre zurück. Allerdings gab es auch schon mal Perioden, in denen 40 Millionen Jahre lang gar nichts passierte.

Seit Jahrzehnten versuchen Forscher zu verstehen, wann der Geodynamo die Richtung ändert. Sie fahndeten in der Statistik nach Mustern – es gibt keine. Sie können auch nicht mit einem U-Boot ins Erdinnere vordringen wie in dem Hollywoodfilm The Core. Aber es gibt andere Tricks: Sie vermessen das Erdmagnetfeld an der Erdoberfläche und im Weltraum. Und sie simulieren den Geodynamo auf Supercomputern.

Auf Betreiben von Alexander von Humboldt begannen Naturforscher 1828 mit ihren Messungen in Berlin, wurden dann durch die Industrialisierung nach Potsdam vertrieben und flohen später vor den Magnetfeldern der Berliner Stadtbahn ins Umland. Und dann weiter nach Niemegk. Dort sicherte ihnen die Reichsbahn 1927 zu, niemals eine mit Gleichstrom betriebene Bahn in der Nähe fahren zu lassen. Gleichstrom stört. Nach dem Zweiten Weltkrieg erreichte der Institutsleiter, dass die Truppen der Nationalen Volksarmee und der Sowjetarmee bei ihren Manövern einen Bogen um das Dorf machten, so steht es in der Chronik. Auch die Wiedervereinigung tangierte das Observatorium nicht. Nur wenn der Bauer auf dem Feld nebenan die Ernte einfährt, zeigt eines der Messgeräte unschöne Ausschläge.

Max Rauner

© Vera Tammen

Max Rauner ist Redakteur beim Magazin ZEIT Wissen. Seine Profilseite finden Sie hier, seine Webseite hier.

 

Die deutschen Bessermesser wurden zum Vorbild für den Rest der Welt. Gemeinsam mit ihrem Kollegen Hans-Joachim Linthe koordiniert Monika Korte den Aufbau von Messstationen weltweit. Auf der Vulkaninsel St. Helena im Südatlantik stehen jetzt Instrumente aus Deutschland, in Surlari in Rumänien, im indischen Hyderabad. Das neue Observatorium in Brasilien wird die 14. Station des Forschernetzes sein. Jeder magnetische Schluckauf im Erdinneren, jeder Sonnensturm von außen wird von diesen Stationen registriert.

Merkwürdig an der südatlantischen Anomalie ist vor allem dies: Würde man den Geodynamo einfach anhalten, dauerte es noch Tausende Jahre, bis die elektrischen Ströme versiegten und das Magnetfeld abgeklungen wäre. Im Osten Brasiliens sinkt die Feldstärke jedoch viel schneller. Ein Teil des Dynamos scheint sich falsch herum zu drehen.

In einem düsteren Computerraum des Observatoriums erscheinen die Daten aus aller Welt live auf einem Monitor. Monika Korte kann von hier aus beobachten, wie das Erdmagnetfeld schwankt. Bald wird auch das Signal vom Pantanal in das Forschernetz eingespeist. Es ist ein bisschen wie in einem James Bond-Film, nur dass hier kein Schurke seinen Schabernack treibt, sondern die Natur.

Der Nordpol wandert in Richtung Sibirien

Die Beobachtungen fügen sich zu einem bizarren Gesamtbild: In Niemegk änderte sich die Richtung des Magnetfeldes seit 1800 um 19 Grad. Das ist so, als müsste Monika Korte ihren ausgedachten Fußball jetzt von München nach Emden statt nach Hamburg schießen. Der magnetische Nordpol wanderte seitdem von Nordkanada in Richtung Sibirien, zuletzt mit einer rekordverdächtigen Geschwindigkeit von 50 Kilometern pro Jahr. Ähnlich deplatziert ist der magnetische Südpol: Er liegt derzeit nicht etwa am 90. Grad südlicher Breite, wo er hingehört, sondern außerhalb des antarktischen Festlandsockels am 66. Breitengrad. Auf See- und Landkarten wird regelmäßig notiert, um welchen Winkel der jeweilige geografische Pol vom magnetischen abweicht. Um diese Missweisung muss der Kompasskurs dann korrigiert werden.

Außerdem ist das Erdmagnetfeld seit 1830 im globalen Mittel um zehn Prozent schwächer geworden und verbeult immer stärker. All diese Beobachtungen decken sich mit den Anzeichen für eine Umpolung, wie sie in Computermodellen zu sehen sind. Ist es so weit? »Könnte sein«, schrieb der prominente Geophysiker David Gubbins in der Fachzeitschrift Nature. Man habe aber noch nicht den point of no return erreicht. Auf Monika Kortes Schreibtisch liegt der Artikel von Gubbins ganz oben. Wie lautet ihre Prognose? »Unsere Datenreihe ist noch zu kurz«, sagt sie. »Seit Humboldt und Gauß hat sich das Erdmagnetfeld stark verändert. Aber was war in den Jahrhunderten zuvor?« Das herauszufinden ist der Job von Norbert Nowaczyk, dem Paläomagnetiker des GFZ.

Es gebe in Deutschland leider nur noch wenige fest angestellte Paläomagnetiker wie ihn, hatte Norbert Nowaczyk am Telefon festgestellt, das meiste Forschungsgeld gehe jetzt an die Klimaforscher. Es klang resigniert, das Erdmagnetfeld habe Aufmerksamkeit verdient, findet er.

Nowaczyks Labor ist ein magnetisch abgeschirmtes, historisches Steingebäude auf dem Potsdamer Telegrafenberg. Im Kellergang schlafen Fledermäuse, im Stockwerk darüber lässt Nowaczyk würfelförmige Pralinen in eine Röhre fahren. Die Pralinen sind aus Schlamm, sie stammen aus den Bohrkernen von Seen und Ozeanen, und in der Röhre wird mit höchster Präzision ihre Magnetisierung vermessen. Eisenhaltige Partikel in den Sedimenten dokumentieren das Erdmagnetfeld am jeweiligen Fundort. Je tiefer sie im Meeresboden liegen, desto länger datieren sie in die Vergangenheit zurück. Vor einiger Zeit hatte Nowaczyk eine Ladung Schlammpralinen aus dem Schwarzen Meer, und was er da sehen konnte, war eine kleine Sensation.

Der Schlamm hatte eine kurzzeitige Umpolung vor 41.000 Jahren registriert, sie war Forschern bereits bei Messungen an Vulkangestein im französischen Zentralmassiv bei Laschamp aufgefallen. Nowaczyk hat nun mit vier Kollegen weitere Details herausgefunden. Er hält einen Bleistift in die Luft und dreht ihn im Kreis. »Wenn das Erdmagnetfeld während der Umpolung ein Stabmagnet war«, sagt er, »dann wäre der Nordpol in die Karibik und von dort quer durch Nordamerika zum Pazifik gewandert.« Anschließend zog er in nur 200 Jahren in die Nähe des geografischen Südpols, wo er 440 Jahre lang Pause machte, um dann durch den Indischen Ozean und den Himalaya innerhalb von nur 270 Jahren nach Sibirien zu reisen und weiter zurück ins Nordpolarmeer. Statt von Umpolung reden die Forscher von einer Exkursion: Die Pole machten einen Ausflug.