Polumkehrungen des Erdmagnetfelds: Verbindung zu Massenaussterben vor 261 Millionen Jahren?

Ursachenforschung

Geowissenschaftler suchen normalerweise die Ursachen für das Kollabieren von Lebensräumen an der Erdoberfläche, etwa in Vulkanausbrüchen oder Klimaschwankungen. Doch eine neue Studie lenkt den Blick auf den Erdkern, etwa 3.000 Kilometer unter der Oberfläche.

Die Forscher analysierten Gesteinsschichten, die vor etwa 261 Millionen Jahren entstanden sind, kurz vor dem Massenaussterben am Ende des Guadalupiums im mittleren Perm. Dabei fanden sie heraus, dass das Erdmagnetfeld in dieser Epoche etwa elfmal pro Million Jahre seine Richtung wechselte. Diese hohe Umpolungsrate fiel zeitlich mit dem Zusammenbruch urzeitlicher Korallen- und Schwammriffe zusammen.

Die Geowissenschaftler betonen, dass die Polumkehrungen des Erdmagnetfelds nur ein Faktor unter vielen sein könnten.

Methodik und Ergebnisse

Die Studie basiert auf der Analyse von 876 Gesteinsbohrkernen aus dem Fengshan-Profil nahe der südchinesischen Stadt Liuzhou. Die Forscher erhitzten die Proben schrittweise auf bis zu 690 Grad Celsius, um magnetische Störsignale zu löschen. Von den 876 Proben lieferten nur 309 verwertbare Messdaten.

An diesen Proben wiesen die Forscher 29 aufeinanderfolgende Gesteinsabschnitte mit wechselnder magnetischer Polung nach. 22 dieser Abschnitte lagen in den 1,73 Millionen Jahren direkt vor dem Artensterben.

Die Forscher nutzten supraleitende Magnetfeldsensoren, sogenannte SQUID-Magnetometer, um die magnetische Ausrichtung der Gesteinsproben zu messen. Diese Geräte sind hochsensibel und können auch sehr schwache Magnetfelder erfassen. Die Analyse der Proben war aufwendig und erforderte eine sorgfältige Vorbereitung, um Störsignale zu minimieren.

Mögliche Zusammenhänge

Die Forscher vermuten, dass die häufigen Polumkehrungen des Erdmagnetfelds mit der Dynamik des äusseren Erdkerns zusammenhängen. An dieser Stelle erzeugen Konvektionsströme aus geschmolzenem Eisen und Nickel das Magnetfeld. Temperaturschwankungen im Erdmantel könnten diese Ströme destabilisiert haben.

Ein schwächeres Magnetfeld könnte die Magnetosphäre geschwächt haben, die den Planeten vor kosmischer Strahlung schützt. Dies könnte die Ozonschicht geschädigt und das Erbgut von Landpflanzen beeinträchtigt haben.

Einordnung

Die Studie zeigt eine mögliche Verbindung zwischen dem instabilen Erdmagnetfeld und dem Massenaussterben im Perm. Allerdings betonen die Forscher, dass die Kausalität unbewiesen bleibt. Als Haupttreiber des Massenaussterbens gelten weiterhin Vulkanausbrüche und ein starker Rückgang des globalen Meeresspiegels.

Die Studie bietet neue Einblicke in die Dynamik des Erdkerns und die möglichen Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt. Sie zeigt, wie komplex die Zusammenhänge zwischen geophysikalischen Prozessen und biologischem Leben sind. Die Ergebnisse könnten auch für die Bewertung aktueller Umweltveränderungen relevant sein.

Aktuelle Forschung und Technologie

Das Forschungsteam bestand aus Wissenschaftlern aus China, den Niederlanden und Österreich. Diese Zusammenarbeit ermöglichte es, verschiedene Expertisen und Perspektiven zu vereinen und die Studie umfassend zu gestalten.

Offene Fragen und künftige Forschung

Die Studie hinterlässt einige offene Fragen, die künftige Forschung klären muss. Zum einen fehlen durchgängig belastbare Messreihen für die tatsächliche Feldstärke des Erdmagnetfelds in der untersuchten Epoche. Zum anderen sind aktuelle Computersimulationen des Erdkerns mit starken Vereinfachungen behaftet und reagieren empfindlich auf die gewählten Modellparameter.

Die Forscher betonen, dass weitere Studien notwendig sind, um die Kausalität zwischen dem instabilen Magnetfeld und dem Massenaussterben zu klären. Sie schlagen vor, zusätzliche Gesteinsproben aus verschiedenen Regionen der Welt zu untersuchen, um die Ergebnisse zu verifizieren und zu erweitern. Zudem könnten verbesserte Computersimulationen helfen, die physikalischen Bedingungen im Erdkern genauer abzubilden.

Einordnung

Die Studie bietet neue Einblicke in die Dynamik des Erdkerns und die möglichen Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt. Sie zeigt, wie komplex die Zusammenhänge zwischen geophysikalischen Prozessen und biologischem Leben sind.

Was das für KMU bedeutet

Für Schweizer KMU hat diese Studie keine unmittelbaren Auswirkungen. Sie bietet jedoch Einblicke in die Dynamik des Erdkerns und die langfristigen Auswirkungen von Umweltveränderungen. Dies könnte für Unternehmen in den Bereichen Umwelttechnik und erneuerbare Energien von Interesse sein.