Das schützende Magnetfeld der Erde, das durch die Verwirbelung von flüssigem Eisen im äußeren Erdkern erzeugt wird, ist unsichtbar, aber lebenswichtig für das Leben auf der Erdoberfläche. Es schützt den Planeten vor dem Sonnenwind. Allerdings sank die Intensität des Magnetfelds vor etwa 10 Millionen Jahren auf 565 % der heutigen Intensität. Kurz vor der kambrischen Explosion des vielzelligen Lebens auf der Erde erholte sich das Feld unerwartet und erlangte seine Stärke zurück.
Was hat dazu geführt, dass das Magnetfeld zurückprallte?
Neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern des Universität von Rochester legt nahe, dass diese Verjüngung nach geologischen Maßstäben schnell erfolgte – innerhalb weniger zehn Millionen Jahre – und mit der Bildung des festen inneren Kerns der Erde zusammenfiel, was darauf hindeutet, dass der Kern wahrscheinlich eine direkte Ursache ist.
John Tarduno, William R. Kenan, Jr., Professor für Geophysik am Department of Earth and Environmental Sciences und Forschungsdekan für Arts, Sciences & Engineering in Rochester, sagte: „Der innere Kern ist enorm wichtig. Kurz bevor der innere Kern zu wachsen begann, war das Magnetfeld kurz vor dem Zusammenbruch, aber sobald der innere Kern zu wachsen begann, regenerierte sich das Feld.“
Wissenschaftler identifizierten mehrere kritische Daten in der Geschichte des inneren Kerns und lieferten Hinweise darauf Geschichte der Erde und zukünftige Entwicklung, wie er zu einem bewohnbaren Planeten wurde und die Entwicklung anderer Planeten im Sonnensystem.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler herauszufinden, wie sich das Magnetfeld und der Kern der Erde im Laufe der Geschichte unseres Planeten aufgrund der Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem Kern verändert haben. Aufgrund der Lage und der extrem hohen Temperaturen der Materialien im Kern können sie das Magnetfeld nicht direkt erfassen. Wenn Mineralien aus ihrem geschmolzenen Zustand abkühlen, binden sich glücklicherweise kleine magnetische Partikel in den Mineralien an die Stärke und Richtung des Magnetfelds.
Mithilfe eines CO2-Lasers und des SQUID-Magnetometers (Supraconducting Quantum Interference Device) des Labors ermittelten Wissenschaftler das Alter und Wachstum des inneren Kerns. Die winzigen Magnetnadeln in diesen Kristallen sind perfekte magnetische Aufzeichnungsgeräte.
Wissenschaftler untersuchten den Magnetismus in diesen alten Kristallen, um zwei neue wichtige Daten in der Geschichte des inneren Kerns zu bestimmen:
Vor 550 Millionen Jahren: die Zeit, als die Das Magnetfeld begann sich schnell zu erneuern nach einem Beinahe-Zusammenbruch 15 Millionen Jahre zuvor. Wissenschaftler glauben, dass die Bildung eines festen inneren Kerns, der den geschmolzenen äußeren Kern wieder auffüllte und das Magnetfeld verstärkte, für die schnelle Erneuerung des Magnetfelds verantwortlich ist.
Vor 450 Millionen Jahren: Als sich die Struktur des wachsenden inneren Kerns veränderte und die Grenze zwischen dem innersten und dem äußersten inneren Kern markierte. Aufgrund der Plattentektonik an der Oberfläche treten diese Veränderungen im inneren Kern gleichzeitig mit Veränderungen in der darüber liegenden Mantelstruktur auf.
John A. Tarduno, William R. Kenan, Jr., Professor; Professor für Geophysik, Dekan für Forschung, Kunst, Naturwissenschaften und Technik, sagte: „Da wir das Alter des inneren Kerns genauer einschränkten, konnten wir die Tatsache erforschen, dass der heutige innere Kern aus zwei Teilen besteht. Plattentektonische Bewegungen auf der Erdoberfläche wirkten sich indirekt auf den inneren Kern aus, und die Geschichte dieser Bewegungen ist tief im Inneren der Erde eingeprägtStruktur des inneren Kerns"
Das Verständnis der Dynamik und des Wachstums des inneren Kerns könnte wichtige Hinweise auf die Bedingungen liefern, unter denen andere Planeten magnetische Abschirmungen bilden und die für die Unterbringung von Leben notwendigen Bedingungen aufrechterhalten könnten.
Tarduno sagte, „In der Planetenentwicklung betont die Forschung die Bedeutung eines magnetischen Schildes und eines Mechanismus zu seiner Aufrechterhaltung.“
„Diese Forschung unterstreicht die Notwendigkeit, so etwas wie einen wachsenden inneren Kern zu haben, der ein Magnetfeld über die gesamte Lebensdauer – viele Milliarden Jahre – eines Planeten aufrechterhält.“
Journal Referenz:
- Zhou, T., Tarduno, J.A., Nimmo, F., et al. Frühkambrische Erneuerung des Geodynamos und Entstehung der inneren Kernstruktur. Nat Commun 13, 4161 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
