Delle im Erdmagnetfeld in der Eiszeit
Das Erdmagnetfeld hat über dem Südatlantik eine gewaltige Delle. Seine Stärke beträgt hier nur rund die Hälfte des Normalwertes, dadurch ist die Schutzfunktion des Feldes drastisch reduziert.

Die traditionelle Sicht, dass diese Anomalie eine vorübergehende Erscheinung ist, geriet in den vergangenen Jahren unter Druck, weil 1000 Jahre alte Proben aus dem südlichen Afrika auch ihre Spuren tragen. Basaltproben von Tristan da Cunha zeigen jetzt, dass es die Anomalie auch vor Zehntausenden von Jahren gab.

Die Magnetfeldanomalie im Südatlantik reicht wesentlich weiter in die Erdvergangenheit, als man bisher annahm. Eine Arbeitsgruppe aus Großbritannien und Deutschland hat jetzt Gesteinsproben der Vulkaninsel Tristan da Cunha im Südatlantik ausgewertet und auch für eine 30.000-Jahres-Periode der jüngeren Erdvergangenheit drastisch verringerte Magnetfeldstärken entdeckt.

"Wir haben in der Periode, die vor 80.000 Jahren begann und vor 56.000 Jahren endete, fünf Vorgänge, bei denen die Magnetfeldstärke ähnlich schwach wie heute war", berichtete Jay Shah, Doktorand am Londoner Imperial College, auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien. Er hatte die Gesteinsproben für seine Master-Arbeit ausgewertet.

Die geologischen Archive auf der "entlegensten Insel der Welt" sind vulkanisch, spiegeln daher periodische Eruptionen wieder. Aus diesem Grund können die Geowissenschaftler um Shah nicht sagen, ob die fünf Ereignisse kurze Schwächeanfälle eines ansonsten auch in dieser Region robusten Feldes waren, oder ob es sich um eine lang anhaltende Anomalie handelte.

Die derzeitigen geomagnetischen Modelle jedenfalls zeigen eine solche Schwäche gar nicht erst an - ein weiteres Indiz, dass unser Bild vom Erdmagnetfeld gerade auf der Südhalbkugel klaffende Lücken aufweist.

Der Grund ist einfach: Die jüngere Geschichte des irdischen Magnetfelds wird nahezu ausschließlich mit Informationen von der Nordhalbkugel geschrieben. "Es gibt kaum historische Magnetfelddaten von der Südhalbkugel", erklärt Jay Shah, "die meisten Proben stammen aus Europa und Nordamerika, wo auch die meiste Forschung läuft."

Das liegt nicht so sehr am zeitlichen Vorsprung der europäischen Wissenschaft, sondern schlicht an der Verteilung der Landmassen. In ihrer derzeitigen Anordnung konzentrieren sich die wesentlich einfacher zu beprobenden Kontinente auf der Nordhalbkugel, die Südhemisphäre dagegen bietet vor allem Wasserflächen.

Das führt dazu, dass die Entwicklung des Erdmagnetfelds im Süden ziemlich vage ist, Überraschungen deshalb immer möglich sind. So ist es erst einem Zufallsfund aus dem südlichen Afrika zu verdanken, dass die mit empirischen Daten gesicherte Magnetfeldgeschichte im Südatlantik inzwischen bis in die Zeit der Spätantike zurückreicht.

Magnetfeldanomalie über dem Südatlantik via ESA-Satelliten Swarm

Die Magnetfeldanomalie über dem Südatlantik, gemessen durch die ESA-Satelliten Swarm
Eine Forschergruppe um den Paläomagnetiker John Tarduno von der US-Universität Rochester veröffentlichte vor rund zwei Jahren eine bis ins Mittelalter zurückreichende Zeittafel und hat diese mittlerweile um weitere 1000 Jahre verlängert. Shahs Daten von Tristan da Cunha liefern aus einer zeitlich wesentlich weiter entfernten Periode Daten über dieselbe Region.

Ihnen allen ist die extreme Magnetfeldschwäche gemein, die auch heute noch die Meeresregion zwischen Brasilien und Südafrika prägen. "Heutzutage beträgt die Magnetfeldstärke hier nur die Hälfte des üblichen Wertes", betont Jay Shah.

Für hochfliegende Flugzeuge und erdnahe Satelliten bedeutet das, dass das Erdmagnetfeld seine Schutzwirkung gegen die harte kosmische nahezu eingebüßt hat. Die Strahlenwerte auf Interkontinentalflügen nach Südamerika sind geradezu spektakulär hoch.

Die Paläomagnetiker stellt die Hartnäckigkeit der Anomalie vor ein Problem, denn irgendeinen Grund dafür muss es ja im Erdkern und dem daran angrenzenden Erdmantel geben. "An der Kern-Mantel-Grenze unter Afrika sehen wir eine große Einheit, in der die S-Wellen nur sehr langsam vorankommen", berichtet Jay Shah, "solche LLSVPs könnten Anomalien im Magnetfluss hervorrufen."

Diese "Large Low Shear Velocity Provinces" können die Seismologen erst seit vergleichsweise kurzer Zeit erkennen, ihre Erforschung steht noch ganz in den Anfängen. Gleiches gilt auch für die Chronologie des Erdmagnetfeldes auf der Südhalbkugel, die Gewinnung von mehr Proben mit besserer zeitlicher Auflösung steht ganz oben auf der Wunschliste der Geophysiker.