(Bildnachweis: Claire Nichols)
Eine 3,7 Milliarden Jahre alte Aufzeichnung des alten Magnetismus unseres Planeten wurde ausgegraben und liefert den Beweis, dass das Magnetfeld der Erde bereits sehr früh in der Geschichte existierte. Diese Entdeckung ist jedoch ziemlich überraschend.
Gesteine, die fast 4 Milliarden Jahre alt sind, sind schwer zu finden; die meisten sind durch die tektonische Aktivität der Erde recycelt worden und durch Subduktionszonen in den Erdmantel gerutscht, bevor sie von Vulkanen wieder herausgerissen wurden. Doch irgendwie hat eine Gesteinsabfolge im Isua Suprakrustengürtel in Grönland den Zahn der Zeit überlebt, dank seiner einzigartigen Geologie, die auf einer dicken Kontinentalplatte wie ein Rettungsboot inmitten eines Ozeans tektonischer Umwälzungen liegt.
Jetzt haben Forscher der Universität Oxford und des Massachusetts Institute of Technology einige dieser Isua-Felsen ausgegraben und festgestellt, dass sie einen eindeutigen Hinweis auf das Magnetfeld der frühen Erde enthalten. Diesen Aufzeichnungen zufolge scheint sich das Magnetfeld unseres Planeten in der Zwischenzeit kaum verändert zu haben – aber die Geologen verstehen nicht ganz, wie die Erde damals überhaupt ein Magnetfeld erzeugen konnte.
Das Vorhandensein eines Magnetfeldes ist für die Entwicklung des Lebens auf der Erde von entscheidender Bedeutung, da die Feldlinien den gefährlichen Graupel geladener Teilchen abwehren, der mit dem Sonnenwind auf die Erde geweht wird. Das Vorhandensein eines frühen Magnetfelds könnte also dazu beigetragen haben, dass das Leben auf unserem Planeten Fuß fassen konnte.
Vorher stammten Schätzungen und Hinweise auf das frühe Magnetfeld der Erde von einzelnen Mineralkristallen, so genannten Zirkonen, die in alten Gesteinen aus Westaustralien gefunden wurden. Diese deuteten auf die Existenz eines Magnetfeldes vor 4,2 Milliarden Jahren hin. Diese Ergebnisse wurden jedoch später als unzuverlässig angezweifelt.
Die neuen Ergebnisse aus den grönländischen Gesteinen gelten als zuverlässiger, da sie zum ersten Mal auf ganzen eisenhaltigen Gesteinen (und nicht auf einzelnen Mineralkristallen) beruhen, um die ursprüngliche Feldstärke abzuleiten. Daher bietet die Probe das erste solide Maß nicht nur für die Stärke des alten Erdmagnetfelds, sondern auch für den Zeitpunkt, zu dem das Magnetfeld ursprünglich erschien.
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Eines der 3,7 Milliarden Jahre alten Gesteine aus Grönland, in denen ein Relikt des alten Erdmagnetfeldes eingefangen wurde. (Bildnachweis: Claire Nichols)
„Zuverlässige Aufzeichnungen aus so alten Gesteinen zu gewinnen, ist eine große Herausforderung, und es war wirklich aufregend zu sehen, wie die ersten magnetischen Signale auftauchten, als wir diese Proben im Labor analysierten“, sagte die leitende Forscherin Claire Nichols, Professorin für Planetengeologie an der Universität Oxford, in einer Presseerklärung. „Dies ist ein wirklich wichtiger Schritt nach vorne, da wir versuchen, die Rolle des alten Magnetfeldes zu bestimmen, als das Leben auf der Erde entstand.“
Die Eisenpartikel im Isua-Gestein können wie winzige Magnete betrachtet werden, die sich mit dem Magnetfeld der Erde ausrichteten, als das Gestein um sie herum vor 3,7 Milliarden Jahren erstmals kristallisierte. Ihre Ausrichtung ist daher ein Indikator für die Stärke des Feldes. Diese Stärke wurde mit mindestens 15 Mikrotesla (mT) gemessen, was mit der Feldstärke der Erde von 30 mT heute vergleichbar ist.
Damit bleibt aber immer noch das frühere Rätsel: Wie hat die frühe Erde ihr Magnetfeld erzeugt?
Ein Forscher sammelt Proben aus dem Isua Suprakrustengürtel. (Bildnachweis: Claire Nichols)
Heute wird dieses Feld durch den Dynamo-Effekt erzeugt, der durch elektrische Ströme im geschmolzenen Eisenkern der Erde entsteht, ein Effekt, der durch die Auftriebskräfte beim Abkühlen und Erstarren des inneren Kerns des Planeten ausgelöst wird. Der innere Kern wurde jedoch erst vor etwa einer Milliarde Jahren kühl genug, um mit der Verfestigung zu beginnen; vor 3,7 Milliarden Jahren konnte er einen Dynamoeffekt nicht in der gleichen Weise beeinflussen wie heute. Kurz gesagt, es bleibt ein Rätsel, wie das uralte Magnetfeld der Erde entstanden ist.
Dankenswerterweise wurde es tatsächlich erzeugt, und es hat sicherlich dazu beigetragen, dass primitives mikrobielles Leben überleben und sich entwickeln konnte. Der Sonnenwind war in der Vergangenheit stärker als heute, aber im Laufe der Zeit konnte das Magnetfeld der Erde ihm standhalten und schuf die Voraussetzungen dafür, dass sich das Leben aus den Ozeanen, wo es vor schädlicher Strahlung geschützt war, an Land entwickeln konnte.
Die Ergebnisse wurden am 24. April im Journal of Geophysical Research veröffentlicht.
