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Magnetfeld: Regionale Schwäche vor 800 Jahren

Geomagnetisches Feld in Südostasien änderte zur Zeit der Khmer rapide seine Richtung und Stärke

Magnetfeld
Vor 800 Jahren gab es in Südostasien eine regionale Schwächezone des Magnetfelds – davon zeugen Eisenreste aus dem Khmer-Reich. © Petrovich9/ iStock

Magnetische Anomalie: Vor rund 800 Jahren gab es eine abrupte regionale Veränderung im Erdmagnetfeld. Dabei sackte die Feldstärke in Südostasien deutlich ab, gleichzeitig änderten sich Richtung und Neigung der Feldlinien. Von dieser zuvor unbekannten Anomalie zeugen Metallproben aus den alten Hüttenöfen des Khmer-Reichs in Kambodscha. Forscher vermuten, dass Turbulenzen an der Kern-Mantel-Grenze für diese Magnetfeld-Anomalie verantwortlich sind.

Das Magnetfeld der Erde ist alles andere beständig: Der magnetische Nordpol wandert und verändert so die globale Richtung der Magnetfeldlinien. Im Laufe der Erdgeschichte hat es zudem schon häufiger komplette Umpolungen unseres schützenden Magnetkäfigs gegeben. Doch neben diesen globalen Veränderungen treten auch regionale Anomalien auf, in denen die Feldstärke und die Richtung des Feldes vom globalen Muster abweichen. Eine dieser Schwächezonen liegt zurzeit unter dem Südatlantik.

Eisenschmelze der Khmer als magnetische Zeitzeugen

Jetzt zeigt sich, dass es vor rund 800 Jahren eine weitere Schwächezone gab – in Südostasien. Entdeckt hat dies ein Team um Shuhui Cai von der University of California San Diego bei der Untersuchung von Relikten aus der Zeit des Khmer-Reiches. Dieses vor allem wegen der Tempelanlagen von Angkor Wat bekannte Königreich bestand zwischen dem 9. und 15. Jahrhundert im Gebiet des heutigen Kambodscha.

Rund 135 Kilometer östlich von Angkor Wat lag Tonle Bak, eine der wichtigsten Metallverarbeitungsstätten der alten Khmer. Archäologen haben dort fast 50 Hügel mit Schlacke und Resten von Eisenschmelzen entdeckt, außerdem drei Schmelzöfen. Das Spannende daran: Eisenschmelzen konservieren beim Erstarren die Richtung und Stärke des gerade aktuellen Magnetfelds und wirken daher wie Zeitkapseln für das Magnetfeld vergangener Zeiten.

Für ihre Studie haben die Forschenden Proben von Khmer-Eisenresten aus der Zeit von 1034 bis 1391 magnetisch analysiert.

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Magnetfeldstärke
In Tonle Bak gemessene Feldstärken (rote Sterne) und nach globalen Magnetfeldmodellen erwartete Werte (Linien). © Cai et al./ PNAS

Rapide Änderung von Richtung und Stärke

Das überraschende Ergebnis: In der Zeit zwischen 1200 und 1300 kam es in Südostasien zu einer abrupten und deutlichen Veränderung des Magnetfelds. Die Richtung der Feldlinien drehte damals um fast 0,5 Grad pro Jahr, ihre Neigung sank von 30 Grad auf nur noch fünf Grad. „Selbst die geringsten Schwankungsraten jener Zeit übertreffen die des modernen Magnetfelds deutlich“, berichten Cai und ihr Team. „Das demonstriert, dass sich die Richtung des geomagnetischen Felds damals rasch änderte.“

Parallel zu dieser Verlagerung der Feldlinien nahm auch die Intensität des Magnetfelds in Südostasien ab: Zwischen 1200 und 1300 sank die Feldstärke von 44 auf 27 Mikrotesla. „Kombiniert mit Daten aus China, Südkorea und Japan bestätigen unsere Ergebnisse eine U-förmige Senke der Feldstärke, die mit den scharfen Veränderungen in der Feldrichtung zusammenfällt“, schreiben die Forscher.

Störung an der Kern-Mantel-Grenze?

Damit enthüllen die Messungen, dass es zur Zeit des Khmer-Reichs eine regionale Magnetfeld-Anomalie in Südostasien gab – eine Zone, in der das Magnetfeld sich anders verhielt als nach globalen Modellen zu erwarten war. Die Wissenschaftler vermuten, dass diese regionale Schwächezone mit einer ausgedehnteren Anomalie zusammenhängt, die sich damals entlang des Äquators erstreckte. Denn auch aus Südafrika und Südamerika gibt es Hinweise auf eine solche geomagnetische Schwächezone.

Was aber ist die Ursache? Cai und ihr Team vermuten, dass Störungen an der Kern-Mantelgrenze für diese Anomalie verantwortlich sein könnten. Sie schlucken möglicherweise einen Teil des im Erdkerns erzeugten Magnetfelds und erzeugen so an der Erdoberfläche eine Schwächezone. Doch welcher Mechanismus hinter diesen Störungen steckt und wie häufig sie auftreten, ist bislang noch unklar, wie die Forscher betonen. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; doi: 10.1073/pnas.2022490118)

Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences

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