Durch die Bewegung des Eisenkerns wird Elektrizität erzeugt, die zu einer magnetischen Ausrichtung des gesamten Planeten führt. Wissenschaftler können die magnetische Geschichte unseres Planeten durch erkaltete Lava verfolgen. Da der Magnetismus des Planeten die Sonnenstrahlung ablenkt, ermöglicht er die Existenz von Leben auf der Erde. Tatsächlich haben die Pole im Laufe der Geschichte unseres Planeten sogar mehrmals ihre Position geändert und die magnetische Feldstärke hat zu- und abgenommen. Die Gesteine deuten darauf hin, dass die Erde vor 3,7 Milliarden Jahren ein starkes Magnetfeld hatte, aber Wissenschaftler sind sich nicht sicher, woher das Feld kommen könnte. Auch auf dem Mond wurden magnetisierte Felsbrocken entdeckt.
Ohne das Erdmagnetfeld, das aus geschmolzenen Schwermetallen entsteht, die in ihrem Kern brodeln, hätte sich kein Leben bilden können
Unser Planet ist ein riesiger Magnet mit einem Durchmesser von etwa 8.000 Meilen. Die magnetische Kraft – die elektrische Wechselwirkung zwischen magnetisch geladenen Metallen im Erdkern – erstreckt sich Tausende von Kilometern in den Weltraum. Diese Magnetosphäre blockiert starke Sonnenstrahlung, die andernfalls unsere Atmosphäre und das Leben auf dem Planeten zerstören würde. Tatsächlich blasen Sonnenwinde die magnetische Hülle in Form eines Schweifs von der Erde weg.
Ein sichtbarer Nebeneffekt unseres magnetischen Sonnenschutzes ist das Polarlicht bzw. Nord- und Südlicht. Das blaugrüne Leuchten wird durch geladene Sonnenpartikel verursacht, die mit einer Geschwindigkeit von bis zu 72 Millionen Kilometern pro Stunde in die obere Atmosphäre fallen. Glücklicherweise lenkt unser Magnetfeld den Sonnenwind in Richtung der Erdpole ab. Unterwegs fluoreszieren Partikel in unserer Ionosphäre und erzeugen ein Lichtspiel. Astronauten können das Polarlicht vom Weltraum aus sehen.
Flüssige Metalle wie Eisen im äußeren Kern bewegen sich. Aufgrund der Erdrotation haben wir „bewegliche, magnetisch geladene Metalle“, sagt der Astrophysiker Neil deGrasse Tyson in einem YouTube-Kurzfilm. „Wenn Sie Metall bewegen, erzeugen Sie einen sogenannten Dynamo, und in einem Dynamo erzeugen Sie tatsächlich ein Magnetfeld von Grund auf. Aus diesem Grund haben abgekühlte alte, tote Planeten keine Magnetfelder. Der Mars hat zum Beispiel kein nennenswertes Magnetfeld.“ Heute hat der Rote Planet keinen geschmolzenen Kern und sein Magnetfeld nahm vor etwa 3,8 Milliarden Jahren aus unbekannten Gründen stark ab. Dadurch waren der Planet und alles Leben, das auf ihm existieren könnte, schädlicher Sonnenstrahlung ausgesetzt.
Stellen Sie sich vor, dass Wasser in einer erhitzten Pfanne kocht. Aufgrund der Konvektionskräfte, die Wärme durch die Flüssigkeit übertragen, kocht es weiter. Ebenso sprudelt der heiße, geschmolzene Kern aus Schwermetallen, angetrieben durch die Rotation des Planeten. Während dieser ständigen Bewegung wird in den Schwermetallen ein mehrere hundert Kilometer breiter elektrischer Strom erzeugt, der mit Tausenden von Kilometern pro Stunde fließt.
Paläomagnetische Wissenschaftler, die dieses Phänomen untersuchen, beproben und datieren Gesteine von den sich bewegenden mittelozeanischen Rücken der Erde, wo sich tektonische Platten bilden, wenn Lava ausbricht, sich ausbreitet und abkühlt. Aus den Tiefen der Erde austretende Mineralien sind reich an Eisen, daher richten sie sich nach dem Erdmagnetfeld des Planeten aus und „frieren“ die Stärke und Richtung des Magnetfelds ein, bis die Lava auf etwa 1.300 Grad Fahrenheit abgekühlt ist.
Diese Gesteinsprobenahme lieferte ein Bild der magnetischen Quelle der Erde in den letzten 160 Millionen Jahren. Nach Angaben der NASA zeigen Untersuchungen, dass dieses Feld das stärkste in den letzten 100.000 Jahren ist.
Nehmen Sie die magnetische Ausrichtung nicht als selbstverständlich hin
Mit einem Kompass können Sie ganz einfach feststellen, in welche Richtung das Feld zeigt. Allerdings ist der magnetische Nordpol von seiner normalen Position abgewichen, da der Ort, an dem das flüssige Eisen fließt, die Position der beiden Magnetpole beeinflusst. Tatsächlich haben die Pole im Laufe der Geschichte unseres Planeten sogar mehrmals ihre Position geändert und die magnetische Feldstärke hat zu- und abgenommen. Wissenschaftler stellten kürzlich fest, dass die jüngste Verschiebung des magnetischen Nordpols ungewöhnlich schnell erfolgt und zwischen 1999 und 2005 von maximal neun Meilen pro Jahr bis zu 60 km pro Jahr reichte. Dies könnte Auswirkungen auf alle Systeme haben, die einen Kompass benötigen, wie Ihr Smartphone, oder auf Schiffe auf See.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Erdkern vor einer Milliarde Jahren begann, sich zu verfestigen. Traditionelle Daten zeigen jedoch, dass die magnetische Erde mehr als dreimal älter ist. Es ist heute allgemein anerkannt, dass der Erdmagnetismus vor 3,5 Milliarden Jahren begann, aber Paläomagnetisten wissen immer noch nicht, wie es dazu kam.
Uralte Gesteine belegen die Existenz des Erdmagnetfeldes
Die Gesteine deuten darauf hin, dass die Erde vor 3,7 Milliarden Jahren ein starkes Magnetfeld hatte, aber Wissenschaftler sind sich nicht sicher, woher das Feld kommen könnte. Es wurden Aufzeichnungen über den antiken Magnetismus unseres Planeten entdeckt, die 3,7 Milliarden Jahre zurückreichen und beweisen, dass das Erdmagnetfeld schon sehr früh in der Geschichte existierte. Diese Entdeckung ist jedoch ziemlich überraschend.
Gesteine, die etwa 4 Milliarden Jahre alt sind, sind schwer zu finden; Die meisten wurden durch die tektonische Aktivität der Erde recycelt, rutschten durch Subduktionszonen in den Erdmantel und brachen dann durch Vulkane wieder aus. Doch irgendwie hat die Gesteinssequenz im suprakrustalen Isua-Gürtel in Grönland dank ihrer einzigartigen Geologie den Zahn der Zeit überstanden und sitzt auf einer dicken Kontinentalplatte wie ein Rettungsfloß inmitten eines Ozeans tektonischer Umwälzungen.
Jetzt haben Forscher der Universität Oxford und des Massachusetts Institute of Technology einige dieser Isua-Steine ausgegraben und entdeckt, dass sie Eisenaufzeichnungen des frühen Erdmagnetfelds enthalten. Diesen Daten zufolge scheint sich das Magnetfeld unseres Planeten in dieser Zeit kaum verändert zu haben, doch Geologen verstehen nicht ganz, wie die Erde damals überhaupt ein Magnetfeld erzeugen konnte.
Claire Nichols
Die Existenz eines Magnetfelds ist für die Entwicklung des Lebens auf der Erde von entscheidender Bedeutung, und die Feldlinien spiegeln den gefährlichen Hagel geladener Teilchen wider, der vom Sonnenwind auf uns zugeschleudert wird. Somit könnte die Existenz eines frühen Magnetfelds dazu beigetragen haben, dass Leben auf unserem Planeten Fuß gefasst hat.
Frühere Schätzungen und Hinweise auf das Magnetfeld der frühen Erde stammen von einzelnen Mineralkristallen, sogenannten Zirkonen, die in alten Gesteinen Westaustraliens gefunden wurden. Dies deutete auf die Existenz eines Magnetfeldes vor 4,2 Milliarden Jahren hin. Diese Ergebnisse wurden jedoch später als unzuverlässig in Frage gestellt.
Die neuen Ergebnisse aus grönländischen Gesteinen gelten als zuverlässiger, da sie sich zum ersten Mal auf ganze eisenhaltige Gesteine (und nicht auf einzelne Mineralkristalle) stützen, um die ursprüngliche Feldstärke zu bestimmen. Die Probe bietet somit das erste zuverlässige Maß nicht nur für die Stärke des alten Erdmagnetfelds, sondern auch für den Zeitpunkt, zu dem das Magnetfeld ursprünglich auftrat.
Einer der 3,7 Milliarden Jahre alten grönländischen Felsen, der ein Relikt des alten Magnetfelds der Erde enthält. Claire Nichols
„Verlässliche Aufzeichnungen aus solchen alten Gesteinen zu extrahieren, ist äußerst schwierig, und es war wirklich aufregend zu sehen, wie sich bei der Analyse dieser Proben im Labor primäre magnetische Signale zeigten“, sagte die leitende Forscherin Claire Nichols, Professorin für Planetengeologie an der Universität Oxford , in einer Pressemitteilung. „Dies ist ein wirklich wichtiger Schritt vorwärts, wenn wir versuchen, die Rolle des alten Magnetfelds zu bestimmen, als das Leben auf der Erde begann.“
Man kann sich die Eisenpartikel im Isua-Gestein als winzige Magnete vorstellen, die sich nach dem Erdmagnetfeld ausrichteten, als das sie umgebende Gestein vor 3,7 Milliarden Jahren zum ersten Mal kristallisierte. Damit hält ihr Standort den Rekord für die Feldstärke. Diese Kraft wird auf mindestens 15 Mikrotesla (mT) geschätzt, vergleichbar mit der heutigen Feldstärke der Erde von 30 mT.
Dies bleibt jedoch immer noch ein Rätsel: Wie hat die frühe Erde ihr Magnetfeld erzeugt?
Heutzutage wird dieses Feld durch einen Dynamoeffekt erzeugt, der durch elektrische Ströme im äußeren Erdkern aus geschmolzenem Eisen erzeugt wird. Dieser Effekt wird durch Auftriebskräfte verursacht, wenn der innere Kern des Planeten abkühlt und sich verfestigt. Vor etwa einer Milliarde Jahren kühlte sich der innere Kern jedoch so weit ab, dass er zu erstarren begann; Vor 3,7 Milliarden Jahren hätte es den Dynamoeffekt nicht in der gleichen Weise beeinflussen können wie heute. Kurz gesagt, wie das alte Magnetfeld der Erde entstand, bleibt ein Rätsel.
Glücklicherweise wurde es tatsächlich geschaffen und hat zweifellos dazu beigetragen, dass primitives mikrobielles Leben überlebt und gedeiht. Früher war der Sonnenwind stärker als heute, aber im Laufe der Zeit hätte das Erdmagnetfeld ihm widerstehen können und so die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass das Leben aus den Ozeanen entkommen konnte, wo es vor schädlichen Einflüssen geschützt war. Strahlung und an Land.
Alte Ziegelsteine offenbaren Veränderungen im Erdmagnetfeld – Eisenoxid erzählt die ganze Geschichte
Antike Ziegel könnten der Schlüssel zum Verständnis der variablen Magnetfelder der Erde sein. Wissenschaftler untersuchten den Eisenoxidgehalt in 3.000 Jahre alten Ziegeln, um den Grad des Magnetismus zu verstehen, dem die Ziegel beim Brennen ausgesetzt waren. Diese Strategie könnte eine neue Möglichkeit bieten, antike Artefakte ohne organisches Material zu datieren.
Antike Ziegel scheinen in der Lage zu sein, die Geschichte von Veränderungen in der Stärke des Erdmagnetfelds zu erzählen und eröffnen so eine neue Welt der Artefaktdatierung.
Ein Forscherteam veröffentlichte seine Ergebnisse in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences und zeigte, wie das Auf und Ab des Erdmagnetfelds dank Veränderungen in den Eisenoxidkörnern Abdrücke auf 3.000 Jahre alten mesopotamischen Tonziegeln hinterließ. Überraschenderweise könnten diese Daten den Beginn einer völlig neuen Methode zur Datierung antiker Artefakte ohne organische Stoffe markieren.
„Wir verlassen uns oft auf Datierungsmethoden wie Radiokarbondaten, um Einblicke in die Chronologie des antiken Mesopotamiens zu gewinnen“, sagte Mark Altavil, Co-Autor und Professor für Archäologie am University College London, in einer Erklärung. „Einige der am weitesten verbreiteten kulturellen Überreste wie Ziegel und Töpferwaren lassen sich jedoch normalerweise nicht einfach datieren, da sie kein organisches Material enthalten. Diese Arbeit trägt nun dazu bei, einen wichtigen Datierungsrahmen bereitzustellen, der es anderen ermöglicht, von der absoluten Datierung mithilfe des Archäomagnetismus zu profitieren.“
Dieser neue Begriff, Archäomagnetismus, bezieht sich auf die Signatur des Erdmagnetfelds in archäologischen Objekten. Dies hilft nicht nur bei der Datierung von Artefakten, sondern verrät Experten auch mehr über die Geschichte des Erdmagnetfelds, dessen Stärke sich im Laufe der Zeit ändert.
Es stellt sich heraus, dass die Magnetosphäre unseres Planeten beim Erhitzen deutliche Spuren auf Mineralien wie Eisenoxid hinterlässt. Als die Arbeiter die Lehmziegel brannten, zeichneten sie Beweise für die relative Stärke des Erdmagnetfelds im Laufe der Zeit auf.
Die alleinige Bestimmung der Stärke eines Magnetfelds – ohne einen Bezug dazu – kann uns helfen, die Geschichte unseres Planeten besser zu verstehen, trägt aber wenig zur Datierung der untersuchten Artefakte bei. Dazu wählte das Team 32 Ziegel aus archäologischen Stätten in der gesamten Region des ehemaligen Mesopotamiens aus, auf denen jeweils der Name des regierenden Königs eingraviert war.
„Genau datierte archäologische Funde aus reichen mesopotamischen Kulturen, insbesondere Ziegelsteine mit Inschriften mit den Namen bestimmter Könige, bieten eine beispiellose Gelegenheit, Änderungen der Feldstärke mit hoher zeitlicher Auflösung zu untersuchen“, sagt Lisa Tox, Co-Autorin und Professorin am Institut für Ozeanographie. Die Studie „verfolgt Veränderungen über mehrere Jahrzehnte oder weniger“, heißt es in der Erklärung.
Dies ist kein einfacher Prozess. Bei der Analyse von Eisenoxidkörnern wurden winzige Fragmente gebrochener Ziegelkanten untersucht und diese Überreste mithilfe eines Magnetometers genau vermessen.
„Durch den Vergleich antiker Artefakte mit dem, was wir über antike Magnetfeldbedingungen wissen“, sagte Matthew Howland, Hauptautor und Professor an der Wichita State University, in einer Erklärung, „können wir die Daten aller Artefakte abschätzen, die in der Antike erhitzt wurden.“
Durch Vergleich der gemessenen Magnetstärke der Eisenoxidkörner mit dem eingeprägten Namen und der bekannten Regierungszeit der Person erstellte das Team eine historische Karte der Magnetfeldverschiebungen. Diese Kombination aus Wissenschaft und Geschichte ermöglichte Fachleuten einen einzigartigen Blick in die Vergangenheit – sowohl des untersuchten Objekts als auch unseres Planeten.
Und es stellt sich heraus, dass die Verwendung von Zeitskalen der Regierungszeit von Königen, von denen einige nur wenige Jahre regierten, ein noch engeres Datierungsfenster liefern kann als die Radiokarbondatierung, die oft nur einige hundert Jahre erreichen kann.
Diese neue antike Karte zeigt auch einige einzigartige Ereignisse in der Geschichte unseres Planeten. Er konnte ein Ereignis bestätigen, das als geomagnetische Anomalie der levantinischen Eisenzeit bekannt ist, als das Magnetfeld von etwa 1050 bis 550 v. Chr. ungewöhnlich stark war. Es zeigte sich auch eine dramatische Veränderung des Feldes über einen relativ kurzen Zeitraum während der Herrschaft von Nebukadnezar II. (604 bis 562 v. Chr.), was darauf hindeutet, dass schnelle Spannungsspitzen in unserem Magnetfeld auftreten können und auch tatsächlich auftreten.
„Diese Studie“, schreiben die Autoren in der Studie, „legt die Grundlage für den Einsatz der archäomagnetischen Analyse als Methode zur absoluten Datierung archäologischer Materialien aus Mesopotamien.“
In einem der Krater am Äquator des Mondes wurden „magnetisierte“ Felsbrocken entdeckt
Sie beeinflussen die Bewegungen des Mondstaubs in unmittelbarer Nähe dieser Felsbrocken. Europäische und arabische Planetenforscher haben im Mondkrater Rainer-K große Felsbrocken mit einzigartigen magnetischen Eigenschaften entdeckt, die die Bewegung von Mondstaub in unmittelbarer Nähe dieser Felsbrocken beeinflussen. Dies teilte der Pressedienst der Deutschen Universität Münster mit.
„Wir haben diese Felsbrocken sofort entdeckt, nachdem wir uns das erste Foto dieser Mondregion angesehen hatten. Sie unterscheiden sich stark von allen anderen in der Nähe befindlichen Kopfsteinpflastersteinen, da sie das Licht viel schwächer streuen als andere in der Nähe befindliche Felsbrocken. „Wir gehen davon aus, dass ihr ungewöhnliches Aussehen mit der Art und Weise zusammenhängt, wie diese Steine mit Staub interagieren und mit der Struktur der Staubpartikel“, erklärt Ottaviano Ruesch, Wissenschaftler an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, dem Pressedienst der Universität.
Wissenschaftler machten diese Entdeckung, als sie hochwertige Bilder des Ozeans der Stürme untersuchten, die mit Kameras der Orbitalsonde LRO aufgenommen wurden. Auf diesen Fotos suchten Wissenschaftler nach großen Mondgesteinen, die durch Hitze und andere natürliche Faktoren auseinandergebrochen waren. Es handelt sich vermutlich um Fragmente alter Gesteine der Mondkruste und des Mondmantels, was sie im Zusammenhang mit der Erforschung der Entstehungsgeschichte des Mondes interessant macht.
Mondkrater Reiner-K
Als Wissenschaftler begannen, in der Nähe des Rainer-K-Kraters nach ähnlichen gebrochenen Gesteinen zu suchen, entdeckten sie, dass ein kleiner, aber bedeutender Teil der lokalen Felsbrocken völlig anders aussah als andere ähnlich große Felsbrocken auf der Mondoberfläche. Unter bestimmten Betrachtungswinkeln erschienen sie deutlich dunkler als ihre Nachbarn, was daran lag, dass diese Felsbrocken das Sonnenlicht auf eine einzigartige Weise streuten, die nicht für alle anderen Mondgesteinsfragmente charakteristisch ist.
Eine anschließende Untersuchung der Fotos dieser gebrochenen Gesteine ergab, dass diese Mondblöcke mit einer dicken Staubschicht bedeckt waren. Die Größe seiner Partikel sowie ihre physikalischen Eigenschaften und Lage unterscheiden sich stark vom Rest der benachbarten „dunklen“ Kopfsteinpflaster. Nachfolgende Berechnungen und Beobachtungen deuteten darauf hin, dass diese Unterschiede auf die Tatsache zurückzuführen waren, dass diese Pflastersteine anomale magnetische Eigenschaften aufweisen.
Dies wird insbesondere durch die Tatsache gestützt, dass sich im Inneren des Reiner-K-Kraters und in seiner unmittelbaren Umgebung eine der magnetischen Anomalien des Mondes befindet, deren Natur Wissenschaftler seit geraumer Zeit untersuchen. Nachfolgende Beobachtungen dieses Kraters sowie die geplante Entsendung eines Mondrovers durch die NASA in diese Region des Ozeans der Stürme werden dazu beitragen, die Natur der „Magnetisierung“ und andere anomale Eigenschaften dieser Felsbrocken aufzudecken, kamen die Forscher zu dem Schluss.