Neue Schwächezone im Süden und "tauziehende" Strömungen im Norden Doppeltes Rätsel ums Erdmagnetfeld - scinexx | Das Wissensmagazin
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Doppeltes Rätsel ums Erdmagnetfeld

Neue Schwächezone im Süden und "tauziehende" Strömungen im Norden

Erdmagnetfeld
Das Erdmagnetfeld verändert sich auf eine Weise, die Forscher bislang nur in Teilen erklären können. © Petrovich9/ iStock

Mysteriöse Anomalien: Das Magnetfeld der Erde gibt Forschern gleich zwei neue Rätsel auf. Zum einen hat sich auf der Südhalbkugel eine zweite Schwächezone gebildet, wie Satellitenmessungen enthüllen. Ihre Ursache ist bislang völlig unklar. Zum anderen ist am Nordpol ein „Tauziehen“ zwischen zwei Magnetfeldzonen im Gange. Eine Störung dieser Balance sorgt nun dafür, dass der Nordpol immer schneller in Richtung Sibirien wandert, wie Forscher berichten.

Das Magnetfeld unseres Planeten ist alles andere als statisch. Schon mehrfach im Laufe der Erdgeschichte hat sich seine Polung komplett umgekehrt und auch die magnetischen Pole wandern mit der Zeit. Was jedoch diese Veränderungen auslöst und welche Faktoren den „Geodynamo“ im Erdkern beeinflussen, ist noch immer kaum bekannt.

Nordpol
Wanderung des Nordpols.© ESA

Tauziehen um den Nordpol

Eines der Rätsel ist die sich beschleunigende Wanderung des Nordpols: Er driftet seit den 1990er Jahren immer schneller in Richtung Sibirien. Sein früher gemächliches Drifttempo von 0 bis 15 Kilometern pro Jahr hat sich dabei auf 50 bis 60 Kilometer jährlich erhöht. Um dies auszugleichen, musste 2019 sogar das globale Referenzmodell vorzeitig angepasst werden – ein noch nie dagewesenes Ereignis.

Doch was steckt dahinter? Eine mögliche Erklärung könnten nun Forscher um Philip Livermore von der University of Leeds gefunden haben. Demnach gibt es zwei Magnetfeldzonen, die sich offenbar eine Art „Tauziehen“ um den Nordpol liefern. Eine dieser Zonen liegt unter Kanada, die andere unter Sibirien. Die Wurzeln dieser Zonen liegen in Strömungsmustern an der Grenze zwischen dem äußeren Erdkern und dem Erdmantel, so die Forscher.

„Die Position des Nordpols wird größtenteils durch das Gleichgewicht zwischen den konkurrierenden Einflüssen dieser beiden Zonen bestimmt – es ist quasi ein „Tauziehen“, erklären Livermore und sein Team.

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Balance gestört

Wie sich nun zeigt, hat sich das Kräfteverhältnis zwischen diesen beiden Einflusszonen seit den 1990er Jahren verändert: Eine Veränderung der Zirkulationsmuster hat die kanadische Magnetfeldzone geschwächt und auseinandergezogen. Sie ist inzwischen sogar in zwei Teilbereiche zerfallen. Weil einer dieser Teilbereiche näher an die Sibirische Zone herangedriftet ist, hat diese leicht an Intensität zugenommen, wie die Wissenschaftler berichten.

Tauziehen
Die Magnetfeldzonen unter Kanada und Sibirien haben ihre Balance verändert.© N. Gillet/ ESA

Das hat Folgen: Weil die Wirkung der kanadischen Magnetzone auf den Nordpol abnimmt, gerät dieser immer stärker unter den Einfluss seines sibirischen „Gegenspielers“. Deshalb wandert der Pol immer schneller Richtung Osten. Ein Ende dieser Drift ist vorerst nicht in Sicht: „Modelle der Strömungen im Erdkern sprechen dafür, dass der Nordpol noch 390 bis 660 Kilometer weiter Richtung Sibirien driften könnte“, erklärt Livermore.

Wird der Nordpol von dort jemals zurückkehren? „Angesichts der sensiblen Balance zwischen den beiden Zonen bräuchte es nur eine kleine Veränderung im Erdkern, um den aktuellen Trend wieder umzukehren“, erklären die Forscher. Ob und wann das aber stattfinden wird, ist völlig offen.

Neue Magnetfeld-Senke im Süden

Das zweite Rätsel liegt auf der Südhalbkugel: Schon länger überwachen Geoforscher dort eine Schwächezone im Magnetfeld, die von Afrika bis nach Südamerika reicht. Seit 1970 ist die Feldstärke in diesem Gebiet von 24.000 auf 22.000 Nanotesla gesunken, wie Messungen zeigen. Parallel dazu nimmt die Ausdehnung dieser Südatlantik-Anomalie immer weiter zu und sie wandert um rund 20 Kilometer pro Jahr nach Westen. Einige Wissenschaftler vermuten sogar, dass diese Anomalie ein Vorbote einer möglichen Umpolung sein könnte.

Südatlantik-Anomalie
Die Südatlantik-Schwächezone hat eine zweite Senke vor Afrika entwickelt – warum ist unklar.© N. Gillet/ ESA

Doch nun tut sich dort etwas Neues, wie Messungen der SWARM-Satelliten der ESA enthüllen. Demnach ist südwestlich von Afrika ein zweites Zentrum mit minimaler Magnetintensität entstanden. „Dieses neue östliche Minimum der Südatlantik-Anomalie ist vor rund zehn Jahren aufgetaucht und hat sich in den letzten Jahren stark entwickelt“, berichtet Jürgen Matzka vom Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam.

Modelle liefern bisher keine Erklärung

Warum dieses neue Minimum entstanden ist, ist bislang noch völlig unklar. „Die Herausforderung ist es nun, die Prozesse im Erdkern zu verstehen, die diese Veränderungen antreiben könnten“, erklärt Matzka. Denn einfache Dipol-Modelle des Geodynamos können diese Bildung einer zweiten Minimumzone offenbar nicht erklären. Hier sind demnach komplexere Prozesse am Werk.

Unklar ist auch, wie sich die Anomalie weiter entwickeln wird. Theoretisch könnte das neue Minimum darauf hindeuten, dass die Südatlantik-Schwächezone vor einer Teilung steht. Ob das der Fall ist, können aber nur weitere Beobachtungen in den nächsten Jahren zeigen. „Wir haben Glück, dass wir die SWARM-Satelliten im Orbit haben, die die künftige Entwicklung der Südatlantik-Anomalie überwachen können“, sagt Matzka. (Nature Geoscience, 2020; doi: 10.1038/s41561-020-0570-9)

Quelle: European Space Agency, ESA

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