Riesige magnetische Wellen, die um den Erdkern schwingen, wurden entdeckt

Der Untergrund ist alles andere als ruhig. Tief in den Oberflächenaktivitäten des Planeten pulsiert der Planet vor Aktivität, von der Bewegung tektonischer Platten bis hin zu Konvektionsströmen, die sich durch heiße, felsige Flüssigkeiten unter der Erdkruste ausbreiten.

Jetzt haben Wissenschaftler, die die Satellitendaten der Erde untersuchen, etwas im Inneren der Erde identifiziert, das wir noch nie zuvor gesehen haben: eine neue Art von Magnetwelle, die alle sieben Jahre über die Oberfläche unseres Planeten fegt.

Die Entdeckung könnte Aufschluss darüber geben, wie das Magnetfeld der Erde erzeugt wird, und Hinweise auf die thermische Geschichte und Entwicklung unseres Planeten liefern – die allmähliche Abkühlung des Planeteninneren.

Stellen Sie sich die Wellen an der Kern-Mantel-Grenze vor. (Universität Grenoble Alpes)

„Die Geophysik hat lange Theorien über die Existenz solcher Wellen aufgestellt, aber es wurde angenommen, dass sie über viel längere Zeiträume auftreten, als unsere Forschung gezeigt hat“, sagt der Geophysiker Nicolas Gillet von der Universität Grenoble Alpes in Frankreich.

„Magnetfeldmessungen von erdgebundenen Instrumenten deuteten darauf hin, dass es eine Art Wellenbewegung gab, aber wir brauchten die globale Abdeckung, die Messungen aus dem Weltraum liefern, um zu zeigen, was wirklich vor sich geht.

„Wir haben Satellitenmessungen von Swarm sowie von der früheren deutschen Champ-Mission und der dänischen Ørsted-Mission mit einem Computermodell des Geodynamos kombiniert, um zu erklären, was die bodengestützten Daten verursacht haben – und das führte zu unserer Entdeckung.“

Das Magnetfeld der Erde fasziniert Wissenschaftler. Die bisherige Forschung zeigt, dass die unsichtbare Struktur eine schützende „Blase“ um unseren Planeten bildet, die schädliche Strahlung und die Atmosphäre von innen blockiert und das Leben gedeihen lässt.

Aber das Magnetfeld ist nicht konstant. Es schwankt in Stärke, Größe und Form, hat Merkmale, die wir nicht verstehen, und wird mit der Zeit allmählich schwächer.

Der Grund, warum die Aktivität innerhalb unseres Planeten so wichtig ist, liegt darin, dass das Magnetfeld von dort kommt. Es wird von einem Dynamo erzeugt – einer rotierenden, konvektiven, elektrisch leitenden Flüssigkeit, die kinetische Energie in magnetische Energie umwandelt und ein Magnetfeld in den Weltraum um den Planeten herum schleudert.

Diese Flüssigkeit ist (meistens) das geschmolzene Eisen im äußeren Kern der Erde.

Die Swarm-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation sind drei identische Sonden, die 2013 gestartet wurden und die Erde umkreisen, um die Aktivität innerhalb der Erde zu untersuchen – mit besonderem Schwerpunkt auf magnetischer und dynamischer Aktivität außerhalb des Kerns. In diesen Daten entdeckten Gillette und sein Team die wunderbaren neuen Wellen.

Dann untersuchten sie Daten von anderen terrestrischen und weltraumgestützten Observatorien, die zwischen 1999 und 2021 gesammelt wurden, und fanden ein Muster.

Diese als magnetische Coriolis-Wellen bekannten Wellen sind riesige magnetische Säulen, die entlang der Rotationsachse der Erde ausgerichtet sind und am Äquator am stärksten sind.

Sie umrunden die Grenze zwischen Kern und Mantel mit einer Amplitude von etwa 3 Kilometern (1,86 Meilen) pro Jahr und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.500 Kilometern (932 Meilen) pro Jahr nach Westen.

Ihre Anwesenheit weist auf die Möglichkeit anderer Coriolis-Magnetwellen mit anderen Schwingungsperioden hin, die wir aufgrund fehlender Daten noch nicht nachweisen können.

„Die magnetischen Wellen werden wahrscheinlich durch Turbulenzen tief im flüssigen Kern der Erde verursacht, die möglicherweise mit Auftriebsfahnen zusammenhängen“, sagt Gillette.

„Unsere Forschung legt nahe, dass es möglicherweise andere Wellen wie diese gibt, möglicherweise mit längerer Dauer – aber ihre Entdeckung hängt von weiterer Forschung ab.“

Da Wellen derzeit Informationen über das Medium enthalten, durch das sie sich bewegen, kann eine neue Entdeckung genutzt werden, um das Innere unseres Planeten auf neue Weise zu untersuchen – einschließlich des schwer zu untersuchenden Kerns sowie der Grenzen von Kern und Mantel.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in veröffentlicht PNAS.

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