Schwarmsonden Seltsame Schwächung des Erdmagnetfeldes, die Geophysiker verwirrt hat

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Schwarmkonstellation

Es wird angenommen, dass das Magnetfeld größtenteils von einem Ozean aus überhitztem, wirbelndem flüssigem Eisen erzeugt wird, aus dem der äußere Kern der Erde 3000 km unter unseren Füßen besteht. Es wirkt wie der Spinnleiter in einem Fahrraddynamo und erzeugt elektrische Ströme und damit das sich ständig ändernde elektromagnetische Feld. Andere Magnetismusquellen sind Mineralien im Erdmantel und in der Erdkruste, während auch die Ionosphäre, die Magnetosphäre und die Ozeane eine Rolle spielen. Die ESA-Konstellation von drei Schwarmsatelliten dient dazu, diese verschiedenen magnetischen Signale genau zu identifizieren und zu messen. Dies wird zu neuen Einsichten in viele natürliche Prozesse führen, von solchen, die tief im Inneren des Planeten ablaufen, bis hin zu Wetter im Weltraum, das durch Sonnenaktivität verursacht wird. Bildnachweis: ESA / ATG Medialab

In einem Gebiet von Afrika bis Südamerika schwächt sich das Erdmagnetfeld allmählich ab. Dieses seltsame Verhalten hat Geophysiker verwirrt und verursacht technische Störungen bei Satelliten, die die Erde umkreisen. Wissenschaftler verwenden Daten aus der Schwarmkonstellation der ESA, um unser Verständnis dieses als “Südatlantikanomalie” bekannten Gebiets zu verbessern.

Das Erdmagnetfeld ist lebenswichtig für das Leben auf unserem Planeten. Es ist eine komplexe und dynamische Kraft, die uns vor kosmischer Strahlung und geladenen Teilchen der Sonne schützt. Das Magnetfeld wird größtenteils von einem Ozean aus überhitztem, wirbelndem flüssigem Eisen erzeugt, der den äußeren Kern etwa 3000 km unter unseren Füßen bildet. Als Spinnleiter in einem Fahrraddynamo erzeugt er elektrische Ströme, die wiederum unser sich ständig änderndes elektromagnetisches Feld erzeugen.

Dieses Feld ist alles andere als statisch und variiert sowohl in der Stärke als auch in der Richtung. Jüngste Studien haben beispielsweise gezeigt, dass sich die Position des Nordmagnetpols schnell ändert.

In den letzten 200 Jahren hat das Magnetfeld im weltweiten Durchschnitt rund 9% seiner Stärke verloren. Zwischen Afrika und Südamerika hat sich eine große Region mit verringerter magnetischer Intensität entwickelt, die als Südatlantikanomalie bekannt ist.

Von 1970 bis 2020 ist die Mindestfeldstärke in diesem Gebiet von rund 24.000 Nanoteslas auf 22.000 gesunken, während gleichzeitig das Gebiet der Anomalie gewachsen ist und sich mit einer Geschwindigkeit von rund 20 km pro Jahr nach Westen bewegt hat. In den letzten fünf Jahren ist südwestlich von Afrika ein zweites Zentrum mit minimaler Intensität entstanden – ein Hinweis darauf, dass sich die Südatlantikanomalie in zwei separate Zellen aufteilen könnte.

Das Erdmagnetfeld wird häufig als starker dipolarer Stabmagnet im Zentrum des Planeten dargestellt, der um etwa 11 ° zur Rotationsachse geneigt ist. Das Wachstum der Südatlantik-Anomalie zeigt jedoch, dass die Prozesse zur Erzeugung des Feldes weitaus komplexer sind. Einfache dipolare Modelle können die jüngste Entwicklung des zweiten Minimums nicht erklären.

Wissenschaftler des Swarm Data, Innovation and Science Clusters (DISC) verwenden Daten aus der Schwarmsatellitenkonstellation der ESA, um diese Anomalie besser zu verstehen. Schwarmsatelliten sollen die verschiedenen magnetischen Signale, aus denen das Erdmagnetfeld besteht, identifizieren und präzise messen.

Jürgen Matzka vom Deutschen Forschungszentrum für Geowissenschaften sagt: „Das neue östliche Minimum der südatlantischen Anomalie ist im letzten Jahrzehnt aufgetreten und hat sich in den letzten Jahren stark entwickelt. Wir sind sehr glücklich, die Schwarmsatelliten im Orbit zu haben, um die Entwicklung der Südatlantikanomalie zu untersuchen. Die Herausforderung besteht nun darin, die Prozesse im Erdkern zu verstehen, die diese Veränderungen antreiben. “

Es wurde spekuliert, ob die derzeitige Schwächung des Feldes ein Zeichen dafür ist, dass die Erde auf eine bedeutende Polumkehr zusteuert – bei der die Nord- und Südmagnetpole ihre Plätze wechseln. Solche Ereignisse sind in der Geschichte des Planeten viele Male aufgetreten, und obwohl wir aufgrund der durchschnittlichen Rate, mit der diese Umkehrungen stattfinden (ungefähr alle 250.000 Jahre), längst überfällig sind, liegt der Intensitätsabfall im Südatlantik weit innerhalb des als normal geltenden Bereichs Schwankungen.

Auf oberflächlicher Ebene gibt die Südatlantikanomalie keinen Grund zur Besorgnis. Bei Satelliten und anderen Raumfahrzeugen, die durch das Gebiet fliegen, treten jedoch mit größerer Wahrscheinlichkeit technische Störungen auf, da das Magnetfeld in dieser Region schwächer ist, sodass geladene Teilchen die Höhen von Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn durchdringen können.

Das Geheimnis des Ursprungs der südatlantischen Anomalie ist noch nicht gelöst. Eines ist jedoch sicher: Magnetfeldbeobachtungen von Swarm liefern aufregende neue Einblicke in die kaum verstandenen Prozesse im Erdinneren.

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