PUTZ 9/99

Wissenschaft aktuell

Die Kopfstände des Erdmagnetfelds

David Gubbins beim Leibniz-Kolleg

Seit rund 800 Jahren beob­achten die Menschen das Magnetfeld der Erde. Und noch heute stellen die mei­sten sich das Feld vor wie ei­nen stabilen Kranz, dessen Strahlen die Erde auf der ei­nen Seite verlassen, um auf der anderen Seite wieder ein­zutauchen: Als hätte die Erdkugel einen Stabmagne­ten verschluckt, wie man es im Schulbuch gelernt hat. Ganz einfach. Doch so ein­fach ist es nicht, wie David Gubbins, Professor an der Universität Leeds in seinem Vortrag Mitte November vor dem Leibniz-Kolleg deutlich machte.

Das Magnetfeld, das Gubbins beschreibt, ist vielmehr unste­tig, wechselhaft und launisch wie das Wetter. Aus Beobach­tungen von Satelliten, Obser­vatorien, historischen Auf­zeichnungen und der Zeugen­schaft alter Gesteine weiß man schon länger, dass es Regionen mit stärkeren und schwächeren Feldern und sogar lokale Um­kehrungen des Feldes gibt. Rund um den Äquator driften außerdem Felder. mit beson­ders hoher Feldstärke ständig westwärts, segeln also perma­nent mit einigen Kilometern pro Jahr um den Planeten. Doch das erstaunlichste: Es gibt keinen festen Nord- oder Südpol. Zumindest in, geologi­schen Zeiträumen nicht. Im Durchschnitt alle 200000 Jahre kippt das Erdmagnetfeld um. Allerdings hat es in der Erdgeschichte auch sehr viel schnellere Wechsel und Peri­oden über Millionen Jahre ge­geben, in denen das Feld stabil war.

Ein Meer aus flüssigem Eisen

Warum das so ist, das kann auch Gubbins—einer der ange­sehensten Geowissenschaftler der Welt— nicht erklären. Man weiß heute, das die Erde: in ihrem tiefsten Inneren einen festen Eisenkern hat, der noch mal von einen Meer aus flüssi­gem Eisen umgeben wird.

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Und dieses flüssige Eisen ist ständig in Bewegung.

Geoforscher aus aller Welt würden nun gerne herausfin­den, wie die Massen im Erdin­neren sich genau bewegen. Doch bis in den rund 3400 Ki­lometer tiefen Bereich aus flüs­sigem Eisen können sie nicht

David Gubbins, Geoforscher aus Leeds Foto: Fritze

vordringen.„Das tiefste Loch, das wir für die Forschung ha­ben, ist gerade mal zehn Kilo­meter tief“, sagt Gubbins. Also müssen die Forscher versu­chen, aus dem Verhalten. der Magnetfelder auf die Bewe­gungen im Inneren der Erde zu schließen.„Das Erdma­gnetfeld“— so auch der Titel des Leibniz-Vortrags—„-ein Fenster zum Erdkern.“

Doch Gubbins ist skeptisch: „Wenn das Magnetfeld ein Fenster ıst, dann ist es eines der dreckigsten Fenster durch das ich je gesehen habe“, klagt er. Immerhin gibt es inzwi­schen Modelle für die Strö­mungen des flüssigen Eisens um den festen Kern, bei denen wie bei einem Dynamo Strom und damit ein Magnetfeld er­zeugt wird. Die Energie für die vermuteten, schraubenförmi­gen Strömungen kommt aus dem, radioaktiven: Zerfall schwerer Elemente und dem Absinken schweren Materials auf den festen Kern.

Doch die Details für die beob­

achtete Wanderung der Ma­gnetfelder und vor allem die Umkehrung des Magnetfeldes kann auch Gubbins nicht lie­fern.

Schläft das Magnetfeld ein?

Dabei arbeiten die Wissen­schaftler an geeigneten Pro­gnoseinstrumenten. Denn sie haben beobachtet, dass das Erdmagnetfeld in den vergan­genen 300 Jahren um zehn Prozent abgenommen hat. Das könnte ein Hinweis darauf

sein, dass das Feld wieder „kurz“— also einige tausend Jahre— vor einer erneuten

Umkehr steht. Bevor es sich neu aufbaut, stünde der Erde dann eine praktisch magnet­feldfreie Zeit von rund 5000 Jahre bevor.

Ohne ein kräftiges Magnetfeld. wäre die Erde allerdings dem sogenannten Sonnenwind schutzlos ausgesetzt. Die gela­denen Teilchen, wie Protonen, Elektronen und Ionen, die ständig aus der Sonne heraus­geschleudert werden, werden von dem Magnetfeld eingefan­gen und an der Erde vorbeige­drängt. Wenn diese Teilchen in tiefere Luftschichten geraten— wie an den Polen— lösen sie die spektakulären Polarlichter aus.

Das Leben auf der Erde wäre von einer höheren Strahlungs­dosis wahrscheinlich nicht be­droht.„Außer vereinzelten Einzellern sind bei den bisheri­gen Umkehrungen vermutlich keine Lebewesen ausgestor­ben“, sagt Gubbins. Selbst für Tauben, die sich mit dem Ma­gnetfeld der Erde orientieren, sicht er keine Probleme:„Die nutzen schließlich mehr als ein Navigationssystem.“

Betroffen wären eher techni­sche Geräte: Schon heute nut­zen vor allem hoch fliegende Satelliten durch den ständigen Teilchenbeschuss ab. Und die Elektroindustrie müßte neue Handys erfinden: Denn auch

Funkverbindungen werden durch den Protonenbeschuss gestört. mf

Leibniz-Preis vergeben

In diesem Jahr wurde zum er­sten Mal der„Preis des Leibniz­Kollegs Potsdam für die beste mathematisch-naturwissen­schaftliche Publikation“ für Nachwuchswissenschaftler ver­geben. Als erste konnte sich Dr. Kirstin Wingler vom Deutschen Institut für KErnährungsfor­schung(DIfE) in Potsdam­Rehbrücke über das Preisgeld von 5000,- DM freuen.

Der Vorstand des Leibniz-Kol­legs zeichnete sie für ihre 1999 in der Zeitschrift„European Journal of Biochemistry“ publi­zierte Arbeit über das Enzym Glutathionperoxidase aus. Die Arbeit unterstreiche seine Be­deutung für die menschliche Ernährung. Das Enzym spielt im Darm eine wesentliche Rolle bei der Entgiftung von schädli­chen Substanzen und kann so­mit den Stoffwechsel vor der giftigen Wirkung solcher Nah­rungsbestandteile schützen.

Ihr Preisgeld hat die 28 Jahre alte Kirstin Wingler schon ver­plant: Sie wird damit ihre Reise zu einem Kongress in New Or­leans finanzieren.

Ausschreibung für zweite Runde

Inzwischen läuft die Bewer­bungszeit für die zweite Runde des Leibniz-Preises: Antrags­schluß ist der 31. März 2000. Die Bewerbungen sind zu rich­ten an Prof. Dr. Jürgen Kurths, Leibniz-Kolleg Potsdam, c/o Universität Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Pots­dam. Beantragen können ihn alle derzeitigen oder ehemali­gen Doktoranden der Mathe­matisch-Naturwissenschaftli­chen Fakultät der Universität Potsdam.

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