Kugel aus geschmolzenem Metall soll Entstehung des irdischen Magnetfelds aufklären Erddynamo im Maisfeld - scinexx | Das Wissensmagazin
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Kugel aus geschmolzenem Metall soll Entstehung des irdischen Magnetfelds aufklären

Erddynamo im Maisfeld

Madison Dynamo Experiment © National Science Foundation

Sie sitzen in einem unscheinbaren Betonbunker, auf der einen Seite eine Scheune, auf der anderen ein Maisfeld. Doch Forschungsobjekt der Wissenschaftler ist keineswegs die Landwirtschaft um sie herum, sondern ein kosmisches Rätsel: Ein neues Experiment soll zeigen, wie das magnetische Feld der Erde und anderer Planeten entstand.

Ihr Werkzeug ist das Madison Dynamo Experiment, ein neues Labormodell des geschmolzenen Eisenkerns der Erde. Fünf Jahre an Vorbereitungen dauerte es, dann war eine der größten Forschungsunternehmungen dieser Art weltweit fertig. Nun soll es, so der wissenschaftliche Leiter des Projekts, Physiker Cary Forest von der Universität von Wisconsin in Madison, einige der noch klaffenden Lücken in unserem Verständnis unseres Planeten füllen helfen.

Die Theorie geht davon aus, dass magnetische Felder sich spontan in jeder rotierenden, elektrisch geladenen und leitenden Flüssigkeit bilden, erklärt Forest. Egal, ob diese Flüssigkeit nun das geschmolzene Eisen im Kern der Erde ist oder das Milliarden Grad heiße Plasma im Sonneninneren. Doch empirische Daten lassen sich dafür nur schwer gewinnen, da Proben aus dem Erdkern oder dem eines Sterns nicht möglich sind.

Daher die Lücken. “Wie schnell wachsen die natürlich entstehenden Magnetfelder? Wann hören sie auf zu wachsen? Was bringt sie dazu aufzuhören?“, zählt Forest einige auf. „Das sind wirklich ganz fundamentale Fragen, die die Theorie bisher nicht beantworten kann.“

Und hier soll nun das Madison Experiment abhelfen. Sein Kernstück bildet eine ein Meter große Stahlkugel, die rund eine Tonne metallisches Natrium enthält. Das stumpf silbrige, bröckelige Natrium dient als Leiter. Es ist nicht ganz ungefährlich, da es bei Kontakt mit Wasser stark reagiert, hat aber den Vorteil, dass es schon bei den relativ niedrigen Temperaturen von 98°C schmilzt und sich dann verhält wie flüssiges Wasser.

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Wenn das Experiment läuft, rühren zwei einander gegenüberliegende Propeller das geschmolzene Natrium in einer Weise um, die der Strömung des geschmolzenen Eisens im Kern der Erde gleicht. „Im Erdkern vermutet man viele kleine Strömungen und Wirbel, die zur Entstehung des Magnetfelds beitragen“, erklärt Forest. „Aber es sind die Details, die wichtig sind und mit dem Madison Dynamo können wir nun an den Stellknöpfen drehen und schauen, was dann passiert. Die ab jetzt beginnenden Experimente könnten daher, so der Forscher, endlich die Geheimnisse der natürlichen Dynamos enthüllen und erstmals auch die Theorie am konkreten Modell testen.

(National Science Foundation, 07.01.2005 – NPO)

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