Genaueste Untersuchung:
Schwachstelle im Erdmagnetfeld wächst

Elf Jahre Satellitendaten zeigen, wie sich das Magnetfeld der Erde verändert: Über dem Südatlantik wächst die Zone schwacher Feldstärke weiter - ein Blick tief in die Dynamik des flüssigen Erdkerns.

Schwache Regionen im Erdmagnetfeld entdeckt

Unsichtbar, aber lebenswichtig: Das Magnetfeld der Erde lenkt geladene Teilchen aus dem All ab und schützt so Atmosphäre und Technik. Doch diese Schutzschicht ist nicht gleichmäßig stark. Neue Analysen der ESA-Satellitenmission Swarm zeigen, dass sie an einigen Stellen dünner wird - vor allem über dem Südatlantik.

Seit 2013 vermessen die drei baugleichen Swarm-Satelliten das Magnetfeld mit bisher unerreichter Genauigkeit. Ihr Vorteil: Sie liefern ein durchgängig homogenes Datenset aus einer einzigen Instrumentengeneration. Damit lässt sich erstmals präzise verfolgen, wie sich das vom Erdkern erzeugte Hauptfeld über mehr als ein Jahrzehnt verändert hat.

Wer das Magnetfeld der Erde verstehen will, darf es sich nicht wie einen einfachen Stabmagneten vorstellen. Erst mit Satelliten wie Swarm lässt sich die komplexe Struktur vollständig erfassen - und beobachten, wie es sich im Laufe der Zeit verändert.

Die Forschenden um Christopher C. Finlay von der Technischen Universität Dänemark fanden, dass die sogenannte South Atlantic Anomaly weiter wächst. Das Gebiet, in dem das Magnetfeld unter 26 000 Nanotesla liegt - das entspricht nur etwa der Hälfte der durchschnittlichen Feldstärke in Mitteleuropa -, hat sich zwischen 2014 und 2025 um 0,9 Prozent der Erdoberfläche ausgedehnt; die minimale Feldstärke sank um 336 nT. Wo das Feld schwächer ist, dringen geladene Teilchen der Sonnenstrahlung tiefer in die Atmosphäre ein - was Satelliten in dieser Region stärker belastet.

Südwestlich von Afrika verschmelzen zwei Schwächezonen zu einer breiten Region, die sozusagen ein "dünneres Magnetfeldfenster" über dem Atlantik bildet. Gleichzeitig verliert auch der Norden an Symmetrie: Über Kanada schrumpft die Zone besonders starker Feldstärke, während sie in Sibirien zunimmt - ein Hinweis darauf, dass sich die Magnetfeldachsen im Inneren verschieben. Der magnetische Nordpol wandert dadurch weiter ostwärts, eine Bewegung, die sich in den letzten Jahren auf rund 40 Kilometer pro Jahr beschleunigt hat und auch die Navigationssysteme laufend neu kalibrieren lässt.
Schwache Region ... ... wächst deutlich

Blick ins Erdinnere

Im Erdinnern deuten die Daten auf tiefgreifende Bewegungen hin. An der Grenze zwischen Kern und Mantel verschieben sich sogenannte "reversed flux patches" - Zonen entgegengesetzter Magnetisierung, die wie Wirbel im magnetischen Fluss agieren - westwärts unter Afrika und dem Südatlantik. Andere Strukturen, etwa unter Indonesien, bewegen sich überraschend nach Osten. Solche Verschiebungen gelten als Ausdruck von Strömungen aus flüssigem Eisen, die den "Dynamo" des Erdmagnetfelds antreiben.

Diese Strömungen verändern das Magnetfeld langsam, aber stetig: Wo sich die Richtung des Magnetflusses ändert, kann das Feld lokal geschwächt oder gestärkt werden - ein Vorbote langfristiger Umstrukturierungen tief im Erdkern. Finlay beschreibt sie als komplexe Mischung aus advektiver Bewegung und magnetischen Flussausstoßprozessen, also einer Art magnetischer Umlagerung, die Energie und Feldlinien neu verteilt. Die drei Swarm-Sonden der ESA

Genauester Nachweis bisher

Auch die zeitliche Beschleunigung des Magnetfelds - die sogenannte secular Acceleration - zeigt, dass der Kern alles andere als träge ist. Besonders in Äquatornähe wechseln sich in Intervallen von wenigen Jahren Ost- und Westbewegungen ab. Solche Wellenphänomene gelten als Schlüssel, um die Dynamik des Geodynamos zu verstehen, der das Erdmagnetfeld antreibt. Langfristige Vergleiche mit älteren Satelliten zeigen, dass die heutigen Veränderungen Teil eines seit Jahrzehnten andauernden Trends sind. Schon die Missionen POGO (1970) und CHAMP (2002) zeigten den Beginn dieser Verschiebungen - Swarm liefert nun den bisher detailliertesten Nachweis.

Für die Forscher ist klar: Nur eine fortgesetzte Langzeitbeobachtung kann erklären, warum das Magnetfeld so reagiert. Swarm sei, so die Autoren, "eine unverzichtbare Quelle globaler Information über die Veränderungen im Erdmagnetfeld". Deshalb empfehlen sie, insbesondere den Satelliten Swarm Bravo so lange wie möglich im Orbit zu halten - als präzisen Wächter über die stille, aber stetige Bewegung im Herzen der Erde.


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