Die Kopfstände des Erdmagnetfelds

David Gubbins beim Leibniz-Kolleg

Das Magnetfeld, das Gubbins beschreibt, ist vielmehr unstetig, wechselhaft und launisch wie das Wetter. Aus Beobachtungen von Satelliten, Observatorien, historischen Aufzeichnungen und der Zeugenschaft alter Gesteine weiß man schon länger, dass es Regionen mit stärkeren und schwächeren Feldern und sogar lokale Umkehrungen des Feldes gibt. Rund um den Äquator driften außerdem Felder mit besonders hoher Feldstärke ständig westwärts, segeln also permanent mit einigen Kilometern pro Jahr um den Planeten. Doch das erstaunlichste: Es gibt keinen festen Nord- oder Südpol. Zumindest in geologischen Zeiträumen nicht. Im Durchschnitt alle 200 000 Jahre kippt das Erdmagnetfeld um. Allerdings hat es in der Erdgeschichte auch sehr viel schnellere Wechsel und Perioden über Millionen Jahre gegeben, in denen das Feld stabil war.

Ein Meer aus flüssigem Eisen

Warum das so ist, das kann auch Gubbins –einer der angesehensten Geowissenschaftler der Welt – nicht erklären. Man weiß heute, das die Erde in ihrem tiefsten Inneren einen festen Eisenkern hat, der noch mal von einen Meer aus flüssigem Eisen umgeben wird. Und dieses flüssige Eisen ist ständig in Bewegung.

Geoforscher aus aller Welt würden nun gerne herausfinden, wie die Massen im Erdinneren sich genau bewegen. Doch bis in den rund 3400 Kilometer tiefen Bereich aus flüssigem Eisen können sie nicht vordringen. "Das tiefste Loch, das wir für die Forschung haben, ist gerade mal zehn Kilometer tief", sagt Gubbins. Also müssen die Forscher versuchen, aus dem Verhalten der Magnetfelder auf die Bewegungen im Inneren der Erde zu schließen. "Das Erdmagnetfeld" – so auch der Titel des Leibniz-Vortrags – "-ein Fenster zum Erdkern."

Doch Gubbins ist skeptisch: "Wenn das Magnetfeld ein Fenster ist, dann ist es eines der dreckigsten Fenster durch das ich je gesehen habe", klagt er. Immerhin gibt es inzwischen Modelle für die Strömungen des flüssigen Eisens um den festen Kern, bei denen wie bei einem Dynamo Strom und damit ein Magnetfeld erzeugt wird. Die Energie für die vermuteten, schraubenförmigen Strömungen kommt aus dem radioaktiven Zerfall schwerer Elemente und dem Absinken schweren Materials auf den festen Kern.

Doch die Details für die beobachtete Wanderung der Magnetfelder und vor allem die Umkehrung des Magnetfeldes kann auch Gubbins nicht liefern.

Schläft das Magnetfeld ein?

Dabei arbeiten die Wissenschaftler an geeigneten Prognoseinstrumenten. Denn sie haben beobachtet, dass das Erdmagnetfeld in den vergangenen 300 Jahren um zehn Prozent abgenommen hat. Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass das Feld wieder "kurz" – also einige tausend Jahre – vor einer erneuten Umkehr steht. Bevor es sich neu aufbaut, stünde der Erde dann eine praktisch magnetfeldfreie Zeit von rund 5000 Jahre bevor.

Ohne ein kräftiges Magnetfeld wäre die Erde allerdings dem sogenannten Sonnenwind schutzlos ausgesetzt. Die geladenen Teilchen, wie Protonen, Elektronen und Ionen, die ständig aus der Sonne herausgeschleudert werden, werden von dem Magnetfeld eingefangen und an der Erde vorbeigedrängt. Wenn diese Teilchen in tiefere Luftschichten geraten – wie an den Polen – lösen sie die spektakulären Polarlichter aus.

Das Leben auf der Erde wäre von einer höheren Strahlungsdosis wahrscheinlich nicht bedroht. "Außer vereinzelten Einzellern sind bei den bisherigen Umkehrungen vermutlich keine Lebewesen ausgestorben", sagt Gubbins. Selbst für Tauben, die sich mit dem Magnetfeld der Erde orientieren, sieht er keine Probleme: "Die nutzen schließlich mehr als ein Navigationssystem."

Betroffen wären eher technische Geräte: Schon heute nutzen vor allem hoch fliegende Satelliten durch den ständigen Teilchenbeschuss ab. Und die Elektroindustrie müßte neue Handys erfinden: Denn auch Funkverbindungen werden durch den Protonenbeschuss gestört.

mf

Leibniz-Preis für Ernährungsforscherin

In diesem Jahr wurde zum ersten Mal der "Preis des Leibniz-Kollegs Potsdam für die beste mathematisch-naturwissenschaftliche Publikation" für Nachwuchswissenschaftler vergeben. Als erste konnte sich Dr. Kirstin Wingler vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam-Rehbrücke über das Preisgeld von 5000,- DM freuen.

Der Vorstand des Leibniz-Kollegs zeichnete sie für ihre 1999 in der Zeitschrift "European Journal of Biochemistry" publizierte Arbeit über das Enzym Glutathionperoxidase aus. Die Arbeit unterstreiche seine Bedeutung für die menschliche Ernährung. Das Enzym spielt im Darm eine wesentliche Rolle bei der Entgiftung von schädlichen Substanzen und kann somit den Stoffwechsel vor der giftigen Wirkung solcher Nahrungsbestandteile schützen.

Ihr Preisgeld hat die 28 Jahre alte Kirstin Wingler schon verplant: Sie wird damit ihre Reise zu einem Kongress in New Orleans finanzieren.

Preisausschreibung

Inzwischen läuft die Bewerbungsfrist für die zweite Runde des Leibniz-Preises: Antragsschluß bei Prof. Dr. Jürgen Kurths, Leibniz-Kolleg Potsdam, c/o Universität Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam, ist der 31. März 2000. Beantragen können ihn alle derzeitigen oder ehemaligen Doktoranden der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam.

Drittmittel an Brandenburgs Schulen

Wie ein Drittmittel-Projekt ist der "Förderpreis des Leibniz-Kollegs Potsdam zur Durchführung eines mathematisch-naturwissenschaftlichen Projekts in der gymnasialen Oberstufe des Landes Brandenburg" angelegt. Dieser neue, mit 2000,- DM dotierte Preis wurde vom Leibniz-Kolleg neu ausgeschrieben und ermöglicht es den Schulen, dieses Geld, wie bei den "großen Forschern" üblich, in neue Laboraustattungen zu investieren.

Antragsberechtigt sind Schüler oder Schülergruppen aus der gymnasialen Oberstufe des Landes Brandenburg. Ihre Vorschläge für laufende oder geplante Projekte können sie bis zum 31. März 2000 bei Prof. Dr. Jürgen Kurths, Leibniz-Kolleg Potsdam, c/o Universität Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam, einreichen.