Fossiler Baum zeigt Folgen der Umkehrung der Magnetpole | Polarjournal
Vom magnetischen Pol in der Arktis aus ziehen sich die Erdmagnetfeldlinien über den gesamten Globus. An diesen Linien orientieren sich zahlreiche Tiere auf bisher nicht ausreichend erklärte Art und Weise bei ihren langen Wanderungen. Auch unsere Navigationssysteme und Kompasse richten sich nach dem magnetischen Pol aus. Grafik: NOAA NCEI / CIRES

Die magnetischen Pole auf der Nord- und der Südhalbkugel sind diejenigen Punkte, an denen die Erdmagnetfeldlinien zusammenlaufen. Es sind jene Pole, die keine festen Punkte auf der Karte sind, sondern sich im Laufe der Geschichte verschieben. Aus geologischen Untersuchungen weiss man seit langem, dass sich die Ladung der Pole dabei auch immer wieder umkehrt. Doch nun hat ein internationales Forschungsteam zum ersten Mal die Konsequenzen für das Leben und das Klima auf der Erde entdeckt. Und was sie gefunden haben, hört sich wie ein Katastrophenfilm à la Hollywood an.

Massive Auroras, Polarlichter, dann elektrische Stürme und eine signifikant erhöhte kosmische Strahlung, die auf die Erde einstrahlte und die Lebewesen mit voller Wucht traf, so stellen sich die Forscher Alan Cooper vom South Australian Museum, und Chris Turney von der Universität New South Wales, die Zustände vor knapp 42’000 Jahren auf der Erde vor. Hervorgerufen wurde diese Situation durch einen temporären Zusammenbruch des Erdmagnetfeldes, ein Ereignis, das die Forscher in ihrer Arbeit als «Adams Transitional Geomagnetic Event» oder kurz «Adams-Event» bezeichnen. Hervorgerufen wurde dieser Zusammenbruch durch eine Umkehrung der magnetischen Pole (auch als Laschamps-Ereignis bekannt). Dieses Ereignis war schon länger bekannt, aber nicht seine Auswirkungen auf das Klima und das Leben auf der Erde. Dies untersuchten die beiden Forscher in Kooperation mit verschiedenen weiteren Wissenschaftlern, darunter auch Forscher der ETH Zürich, des Physikalisch-Meteorologischen Observatorium Davos und der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaft. Die Ergebnisse der Arbeit erschienen in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift Science.

Dank dem Fund eines 60-Tonnen schweren, 40’000 Jahre alten Kauri-Baumes, die in Nord-Neuseeland heimisch sind, konnten die Forscher durch dendrochronologische Untersuchungen und Vergleich mit anderen Quellen die massiven Veränderungen aufzeigen. Bild: Muriel Bendel /Wiki Commons, klein: RNZ-News

«Die Kauri-Bäume sind wie der Rosetta-Stein»

Professor Adam Cooper, Hauptautor

Wie oft in der Forschung spielte auch bei diesen Resultaten der Zufall eine grosse Rolle: Bei Ausgrabungen für ein Kraftwerk in Neuseeland stiessen Arbeiter auf einen fossilen Kauri-Baum. Der 60-Tonnen-Koloss war durch den Sumpf, in den er hineingefallen war, sehr gut erhalten. Kauri-Bäume sind im Norden Neuseelands beheimatet und die grössten Bäume dort. Sie sind langlebig und galten früher als exzellentes Baumaterial. Der entdeckte Baum wurde von den Forschern auf rund 40’000 Jahre alt geschätzt und bot ihnen einen Einblick in eine rund 1’700 Jahre breite Zeitspanne, die die Zeit des Laschamps-Ereignisses miteinschloss. Mit Hilfe von Radikarbonmessungen an jenem Baum und anderen Baumstümpfen konnten die Forscher die Veränderungen in der Atmosphäre genau bestimmen und durch einen Vergleich mit weiteren Quellen auch einen zeitlichen Ablauf und die Auswirkungen erstellen. «Die Kauri-Bäume sind wie der Rosetta-Stein», erklärt Adam Cooper. «Sie helfen uns, die Aufzeichnungen der Umweltveränderungen, die in Höhlen, Eisbohrkernen und Torfablagerungen weltweit entdeckt worden sind, miteinander zu verbinden.»

Durch die Abschwächung ergab sich zuerst wahrscheinlich eine erhöhte Polarlichteraktivität, was zu wahren Feuerwerken am Nachthimmel vor 42’000 Jahren geführt hat. Mit dem Zusammenbruch des Erdmagnetfeldes dürften jedoch daraus heftige elektromagnetische Stürme entstanden sein. Bild: Michael Wenger

Das Laschamps-Ereignis war bereits aus geologischen Untersuchungen bekannt. Es handelte sich dabei mehr um ein Vorspiel, da sich dort das Erdmagnetfeld abschwächte. Dieser Vorgang ist auch heute beobachtbar. In den vergangenen 170 Jahren hat sich unser Magnetfeld um rund 9 Prozent abgeschwächt. Vor 42’000 Jahren waren es nochmals 28 Prozent weniger als heute, wie die Forscher in ihrer Arbeit schreiben. Das Adams-Ereignis (benannt nach dem Sci-Fi-Autor Douglas Adams) geschah zu Beginn des Laschamps-Ereignisses und war nach Angaben der beiden Hauptautoren so etwas wie das Ende der Welt. Denn durch die Umkehrung an den magnetischen Polen in der Arktis und Antarktis fiel der Schutzschirm der Erde, das Erdmagnetfeld, praktisch komplett aus. Kosmische Strahlung konnte ungehindert auf die Erde prallen, die UV-Strahlung der Sonne auch. Nur die Tatsache, dass zum gleichen Zeitpunkt zufälligerweise die Sonnenaktivität auf einem Minimum lag, verhinderte, dass die Erde richtiggehend gegrillt wurde. Trotzdem waren die Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen wohl markant und Turney und Cooper meinen, dass damit auch beispielsweise das Verschwinden der Megafauna Australiens und der Neandertaler erklärt werden könnte. Auch das Anwachsen der gigantischen Eisschilde auf dem nordamerikanischen Kontinent könnte mit dem Adams-Ereignis in Zusammenhang stehen. Das zeigt auch den grossen Einfluss auf das Klima der Erde vor 42’000 Jahren.

Gegenwärtig wandert der magnetische Nordpol in Richtung Sibirien. Dabei hat sich das Tempo in den vergangenen 50 Jahren massiv erhöht. Einige Forscher sehen darin eine baldige Umkehrung der Polarität der Pole. Was das bedeuten könnte, zeigt nun die Arbeit von Cooper und Turney.

Die Forscher warnen in ihrer Arbeit, dass ein solches Ereignis auch jetzt bevorstehen könnte. Denn neben der Abschwächung des Erdmagnetfeldes hat sich auch die Verschiebung des magnetischen Poles in der Arktis massiv beschleunigt. Für einige Wissenschaftler ist dies ein Anzeichen dafür, dass eine Umkehrung des Erdmagnetfeldes, wie es zuletzt vor 42’000 Jahren geschah, kurz bevorsteht, auch für die beiden Hauptautoren. Doch die Vorzeichen zu damals sind heute ganz anders. «Unsere Atmosphäre ist bereits jetzt mit mehr Kohlenstoff angefüllt, als je zuvor seit Menschen existieren», sagt Chris Turney. «Eine Umkehrung der magnetischen Pole oder eine extreme Veränderung der Sonnenaktivität wären bisher ungekannte Klimawandelbeschleuniger. Wir müssen schleunigst unsere Kohlenstoffausstösse runterbringen bevor ein solches zufälliges Ereignis wieder eintritt.»

Das Video (englisch) zeigt, wie die Kauri-Bäume zu den Resultaten der beiden Forscher beigetragen haben. Video: UNSW Sydney

Dr. Michael Wenger, PolarJournal

Link zur Studie: Cooper et al., Science 371, 811–818 (2021), DOI: 10.1126/science.abb8677

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