Unter unseren Füßen spielt sich von uns Menschen völlig unbemerkt tagtäglich Unvorstellbares ab: Im Inneren unseres Planeten sind Massen an Gestein und Metall konstant in Bewegung und er erzeugen dadurch das globale Magnetfeld, das alles Leben auf der Erdoberfläche vor dem Einfluss kosmischer Strahlung schützt.
Wissenschaftler der englischen Universitäten Leeds und Liverpool haben nun diesen Geodynamo genauer erforscht und dabei eine erstaunliche Entdeckung gemacht. Sie fanden magnetische Hinweise darauf, dass zwei riesige, extrem heiße Gesteinsstrukturen am Grund des Erdmantels, den darunter liegenden flüssigen äußeren Kern beeinflussen. Diese "heißen Klumpen" lokalisierten die Teams etwa 2.900 Kilometer unter Afrika und dem Pazifik.
In ihrer in "Nature Geoscience" veröffentlichten Studie zeigen die Forscher, dass diese riesigen Klumpen aus festem, überhitztem Material – umgeben von einem Ring aus kühlerem Gestein, der sich von Pol zu Pol erstreckt – seit Millionen von Jahren das Magnetfeld der Erde prägen.
Während die Menschheit schon mehr als 25 Milliarden Kilometer ins All vorgedrungen ist, reicht die bisher tiefste Bohrung auf der russischen Halbinsel Kola nur in 12 Kilometer Tiefe.
Die Erforschung des Erdinneren stellt somit eine extreme Herausforderung. Deshalb griffen die britischen Wissenschafter auf paläomagnetische Beobachtungen zurück. Das sind Spuren des Erdmagnetfelds aus längst vergangenen Zeiten. Diese kombinierten sie mit modernen Simulationen des Geodynamos der Erde. Es ist dieser Fluss aus geschmolzenem Eisen im äußeren Kern, der das Magnetfeld der Erde erzeugt.
Mit den Daten wurde ein Supercomputer gefüttert. Seine Berechnungen ergaben, dass die Temperatur an der oberen Grenze des äußeren Kerns nicht so gleichmäßig ist, wie zuvor gedacht. Stattdessen weist sie starke thermische Kontraste auf: lokal heiße Regionen, die von kontinentgroßen Gesteinsstrukturen bedeckt sind.
Außerdem zeigte sich, dass einige Teile des Magnetfeldes offenbar seit Hunderten Millionen Jahren relativ stabil geblieben sind, während sich andere im Laufe der Zeit erheblich verändert haben.
"Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es im felsigen Mantel direkt über dem Kern starke Temperaturunterschiede gibt und dass das flüssige Eisen im Kern unter den heißeren Regionen eher stagniert, anstatt an der starken Strömung unter den kühleren Regionen teilzunehmen", so Andy Biggin, Professor für Geomagnetismus an der Universität Liverpool.
Diese Erkenntnisse hätten auch wichtige Auswirkungen auf Fragen zum Entstehen und Zerbrechen von Superkontinenten wie Pangaea. Sie könnten dazu beitragen, langjährige Unsicherheiten in Bezug auf das Klima der Vergangenheit, die Paläobiologie und die Entstehung natürlicher Ressourcen zu beseitigen.
"In diesen Bereichen wurde davon ausgegangen, dass sich das Magnetfeld der Erde, gemittelt über lange Zeiträume, wie ein perfekter Stabmagnet verhielt, der mit der Rotationsachse des Planeten ausgerichtet war. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass dies möglicherweise nicht ganz zutrifft", so Biggin.
Erst wenige Monate zuvor hatte ein französisches Team von Geophysikern ihre Ergebnisse veröffentlicht, wonach sich vor 18 Jahren eine enorme Masse tief im Erdinneren an der Grenze zwischen Kern und Mantel auf mysteriöse Weise verschoben hatte.
Der Blip oder "geomagnetische Ruck", der um 2007 seinen Höhepunkt erreichte, trat vor der Atlantikküste Afrikas auf. "Er muss aus großer Tiefe stammen", hielt Co-Autorin Isabelle Panet gegenüber "Nature" fest. Was genau der Auslöser war, ist noch rätselhaft. Weitere Forschung soll folgen.
Bei einem Erdradius von durchschnittlich 6.370 Kilometer ist die Erdkruste mit 5 bis 70 Kilometern Dicke im Verhältnis extrem dünn. Darunter erstreckt sich der Erdmantel bis in eine Tiefe von rund 2.900 Kilometer – er umhüllt den Erdkern.
Das Herz unseres Planeten besteht zum größten Teil aus Eisen und Nickel und wird in zwei Zonen unterteilt. Der äußere Erdkern (2.900 bis 5.150 Kilometer Tiefe) ist flüssig. Der innere Kern hingegen, ist trotz seiner Temperatur von rund 5.700 Grad Celsius fest. Es wird angenommen, dass der enorme Druck dafür verantwortlich ist.
