Eine völlig neue Art magnetischer Wellen, die durch den äußeren Kern der Erde fegen, wurde entdeckt

Mithilfe von Informationen aus der Satellitenmission Swarm der Europäischen Weltraumorganisation haben Wissenschaftler eine völlig neue Art von Magnetwelle entdeckt, die alle sieben Jahre über den äußeren Teil des äußeren Erdkerns fegt. Diese bemerkenswerte Entdeckung öffnet ein neues Fenster in eine Welt, die wir nie sehen können. Diese mysteriöse Welle oszilliert alle sieben Jahre und breitet sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.500 Kilometern pro Jahr nach Westen aus. Bildnachweis: ESA/Planet Insights

Während Vulkanausbrüche und Erdbeben uns sofort daran erinnern, dass das Erdinnere nicht friedlich ist, finden tief in unseren Füßen auch andere schwer fassbare dynamische Prozesse statt. Mithilfe von Informationen aus der Satellitenmission Swarm der Europäischen Weltraumorganisation haben Wissenschaftler eine völlig neue Art von Magnetwelle entdeckt, die alle sieben Jahre über den äußeren Teil des äußeren Erdkerns fegt. Diese bemerkenswerte Entdeckung, die heute auf dem Living Planet-Symposium der Europäischen Weltraumorganisation vorgestellt wurde, öffnet ein neues Fenster in eine Welt, die wir niemals sehen können.

Das Magnetfeld der Erde ist wie eine riesige Blase, die uns vor dem Ansturm kosmischer Strahlung und geladener Teilchen schützt, die von starken Winden getragen werden, die der Schwerkraft der Sonne entkommen und durch das Sonnensystem strömen. Ohne unser Magnetfeld könnte das Leben, wie wir es kennen, nicht existieren.

Schwarm Konstellation

Sternbild Schwarm. Bildnachweis: ESA/ATG Medialab

Genau zu verstehen, wie und wo unser Magnetfeld entsteht, warum es ständig schwankt, wie es mit dem Sonnenwind interagiert und warum es gerade schwächer wird, ist nicht nur von akademischem Interesse, sondern auch von gesellschaftlichem Nutzen. Beispielsweise können Sonnenstürme Kommunikationsnetzwerke, Navigationssysteme und Satelliten zerstören, sodass wir zwar nichts gegen Änderungen des Magnetfelds tun können, aber das Verständnis dieser unsichtbaren Kraft hilft uns bei der Vorbereitung.

Der größte Teil des Feldes wird durch einen Ozean aus überhitztem, wirbelndem flüssigem Eisen erzeugt, der den äußeren Kern der Erde 3.000 Kilometer (1.900 Meilen) unter unseren Füßen bildet. Wie ein sich drehender Leiter in einem Fahrraddynamo erzeugt es elektrische Ströme und ein sich ständig änderndes elektromagnetisches Feld.

Die Swarm-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, bestehend aus drei identischen Satelliten, misst diese magnetischen Signale, die aus dem Erdkern stammen, sowie andere Signale, die von der Kruste, den Ozeanen, der Ionosphäre und der Magnetosphäre stammen.

Seit dem Start der drei Swarm-Satelliten im Jahr 2013 haben Wissenschaftler ihre Daten analysiert, um neue Einblicke in viele der natürlichen Prozesse der Erde zu gewinnen, vom Weltraumwetter bis zur Physik und Dynamik des stürmischen Erdkerns.


Mithilfe von Informationen aus der Satellitenmission Swarm der Europäischen Weltraumorganisation haben Wissenschaftler eine völlig neue Art von Magnetwelle entdeckt, die alle sieben Jahre über den äußeren Teil des äußeren Erdkerns fegt. Diese bemerkenswerte Entdeckung öffnet ein neues Fenster in eine Welt, die wir nie sehen können. Diese mysteriöse Welle oszilliert alle sieben Jahre und breitet sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.500 Kilometern pro Jahr nach Westen aus. Bildnachweis: ESA/Planet Insights

Die Messung unseres Magnetfelds aus dem Weltraum ist die einzige wirkliche Möglichkeit, die Tiefen des Erdkerns zu untersuchen. Seismologie und Mineralphysik geben Aufschluss über die physikalischen Eigenschaften des Kerns, geben aber kein Aufschluss über die dynamoerzeugende Bewegung des flüssigen Außenkerns.

Aber jetzt haben Wissenschaftler mithilfe von Daten aus der Swarm-Mission ein verborgenes Geheimnis entdeckt.

Ein in der Zeitschrift veröffentlichter Artikel Proceedings of the National Academy of Sciences, beschreibt, wie ein Team von Wissenschaftlern eine neue Art von Magnetwelle entdeckt hat, die über die „Oberfläche“ des äußeren Erdkerns fegt – dort, wo der Kern auf den Mantel trifft. Diese mysteriöse Welle oszilliert alle sieben Jahre und breitet sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.500 Kilometern pro Jahr nach Westen aus.

„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“, sagte Nicholas Gillet von der Grenoble Alps University und Hauptautor der Arbeit.

Magnetfeldmessungen von erdgebundenen Instrumenten legten nahe, dass es eine Art Wellenbewegung gab, aber wir brauchten die globale Abdeckung, die Messungen aus dem Weltraum bieten, 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.“

Aufgrund der Erdrotation reihen sich diese Wellen in Spalten entlang der Rotationsachse auf. Die mit diesen Wellen verbundenen Bewegungs- und Magnetfeldänderungen sind nahe der äquatorialen Region des Kerns am stärksten.

Während die Forschung Coriolis-Magnetwellen in der Nähe eines Zeitraums von sieben Jahren zeigt, bleibt jedoch die Frage nach der Existenz solcher Wellen, die zu unterschiedlichen Zeiten oszillieren würden.

Dr. Gillett fügte hinzu: „Magnetische Wellen werden wahrscheinlich durch Störungen tief im flüssigen Kern der Erde verursacht, die möglicherweise mit Auftriebsfahnen zusammenhängen. Jede Welle wird durch ihre Dauer und ihre typische Längenskala bestimmt, und die Periode hängt von den Eigenschaften der wirkenden Kräfte ab Magnet-Coriolis-Wellen, die Periode bezeichnet die Stärke des Magnetfeldes im Inneren des Herzens.

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

Elias Daras, Wissenschaftler der Swarm-Mission der ESA, bemerkte: „Diese aktuelle Forschung wird sicherlich das wissenschaftliche Modell des Magnetfelds im äußeren Erdkern verbessern Die thermische Geschichte der Erde.”

Referenz: „Satellite Magnetic Data Reveal Interannual Waves in Earth’s Core“ von Nicholas Gillett, Felix Gerek, Dominic Gault, Tobias Schweiger, Julian Ober und Matthew Estas, 21. März 2022, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2115258119

Mit Unterstützung des Programms „Science for Society“ der Europäischen Weltraumorganisation wurde diese Forschung auf dem Planet Biology Symposium der Europäischen Weltraumorganisation vorgestellt, das diese Woche in Bonn, Deutschland, stattfindet. Die Teilnehmer erfahren von den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen auf unserem Planeten und wie die Beobachtung der Erde aus dem Weltraum die Umweltforschung und Maßnahmen zur Bekämpfung der Klimakrise unterstützt. Sie hören auch von neuen Weltraumtechnologien und von neuen Möglichkeiten, die sich im sich schnell verändernden Erdbeobachtungssektor ergeben. Ausgewählte Sitzungen werden live übertragen, siehe ESA-Web-TV-Kanäle.

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