In diesem Artikel werden folgende Fragen behandelt:
- Ein Überblick über die aktuelle Forschung zu geomagnetischen Polumkehrungen in der Vergangenheit der Erde und den damit verbundenen Prozessen.
- Die Schwierigkeiten bei der Überwachung der aktuellen Prozesse, die unzureichende Menge der gesammelten Daten und die Schwierigkeit, den Zeitpunkt der nächsten geomagnetischen Polsprung vorherzusagen.
- Das Prinzip eines "Stützpunkt"- Mechanismus, der die katastrophalen Folgen einer geomagnetischen Polumkehr verhindern könnte. Dieser Mechanismus könnte es ermöglichen, die Position der Erde sanft anzupassen, um den Veränderungen des Magnetfeldes zu folgen.
Der magnetische Nordpol der Erde bewegt sich näher zu Russland, und die Geschwindigkeit seiner Verschiebung nimmt zu
Seit den 1830er Jahren hat sich der magnetische Nordpol der Erde etwa 2.250 Kilometer (1.400 Meilen) über die oberen Regionen der Nordhalbkugel von Kanada in Richtung Sibirien verlagert. Zudem scheint sich die Geschwindigkeit seiner Bewegung zu erhöhen.
Zwischen 1990 und 2005 stieg die Geschwindigkeit der Polbewegung laut einer Studie aus dem Jahr 2020 von weniger als 15 Kilometern (9,3 Meilen) pro Jahr auf etwa 50 bis 60 Kilometer (31 bis 37 Meilen) pro Jahr. Setzt sich dieses Tempo fort, wird sich der magnetische Nordpol in den nächsten zehn Jahren um bis zu 660 Kilometer (410 Meilen) weiter in Richtung Sibirien bewegen.
Die Auswirkungen sind so gravierend, dass Wissenschaftler des British Geological Survey (BGS) bereits zuvor erklärten, dass alle Kompasse bis 2040 „wahrscheinlich östlich vom wahren Norden zeigen“ werden. (1)
Auf der anderen Seite des Planeten scheint sich auch der südliche Magnetpol der Erde zu bewegen und driftet ostwärts entlang der Küste der Antarktis.
Geomagnetischer Polwechsel und geomagnetische Exkursionen in der Geschichte der Erde
Das geomagnetische Feld der Erde ist für uns lebenswichtig. Obwohl es unsichtbar ist, hat dieses Schutzschild die Entwicklung des Lebens auf der Erde ermöglicht und die Voraussetzungen für die Entstehung fortgeschrittener menschlicher Zivilisationen geschaffen. Ohne ein starkes und aktives Magnetfeld wäre die Erde mit dem Mars vergleichbar. Daher sollte das Verständnis der Dynamik, der Mechanismen und des zukünftigen Verhaltens des Geodynamos eine Priorität sein
Trotz enormer technischer Fortschritte in den letzten hundert Jahren gibt es vieles, was Geowissenschaftler über das System Erde nicht wissen. Die erste und wichtigste Erkenntnis betrifft den Zeitrahmen und die Häufigkeit von Umkehrungen. Die Forschung hat gezeigt, dass Umkehrungen in nur 100 Jahren abgeschlossen sein oder mehrere tausend Jahre dauern können. (2) Es gibt keine Standard- oder „normale“ Umpolung, da aufgrund der periodischen und unvorhersehbaren Natur des Geodynamos der Erde keine zwei Umpolungsereignisse von gleicher Dauer sind. Im Laufe der Erdgeschichte gab es Perioden mit hoher Umkehrhäufigkeit, wie in den letzten 40 Millionen Jahren, und Perioden, in denen das Feld stabil blieb, wie während der kreidezeitlichen Superchronik.
Die zweite Erkenntnis ist, dass es keine Möglichkeit gibt, eine Umpolung vorherzusagen. Die für die Vorhersage erforderliche Technologie gibt es nicht, und die derzeitigen Messsysteme sind passiv, da sie nur die Feldstärke aufzeichnen. Geologen, die Umkehrungen erforschen, werden auch durch den zeitlichen Rahmen der genauen Feldmessungen behindert, die 400 Jahre zurückreichen und weniger als 0,0001 % des Gesamtalters der Erde von 4,6 Milliarden Jahren ausmachen (3).
Das Problem wird noch dadurch verkompliziert, dass das Erdinnere nicht zugänglich ist und andere Geowissenschaftler seismische Wellen interpretieren müssen, um sich ein Bild vom Erdinneren zu machen. Neue Methoden der seismischen Tomographie haben zwar detaillierte Ansichten des Erdinneren bis hinunter zur Kern-Mantel-Grenze ermöglicht, aber keine davon hat den inneren und äußeren Kern in dem Maße kartiert, wie es zur Bestätigung der Geodynamo-Theorie erforderlich wäre. Aufgrund der wissenschaftlichen Erkenntnisse und der technischen Möglichkeiten sind Geologen nicht in der Lage, die nächste geomagnetische Umpolung vorherzusagen. Aber die Frage bleibt dennoch relevant und offen:
Wann wird die nächste Polumkehr stattfinden?
Vieles deutet darauf hin, dass ein Übergang im Gange ist, denn die Magnetfeldstärke ist in den letzten 150-200 Jahren um 15 % zurückgegangen. (4) Messungen seit der Erfindung des Kompasses haben ergeben, dass die Feldstärke im Laufe von 400 Jahren um erstaunliche 40 % abgenommen hat (5). Die Feldstärkemessungen der ESA-Satellitenreihe SWARM ergänzen dieses Bild der Veränderungen im Erdkern, wobei die Daten zeigen, dass die Veränderungen zehnmal schneller ablaufen als bisher berechnet. Diese Veränderungen sind ein Vorläufer eines häufigen geologischen Phänomens, das als geomagnetische Umpolung bekannt ist, bei der sich die magnetischen Nord- und Südpole der Erde umkehren. Geomagnetische Umpolungen verringern die Stärke des Magnetfelds erheblich, wodurch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Erdatmosphäre und der Biosphäre erheblich verstärkt wird. Wenn sich die Abschwächungstendenz weiter beschleunigt und sich das Feld auf die gleiche Weise umkehrt wie beim Matuyama-Brunhes-Übergang (6), könnte die Erde noch zu Lebzeiten des Menschen eine Umkehr erleben.
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| Computersimulation zur Darstellung der geomagnetischen Polumkehr. Bild 1 ist vor der Umkehrung, Bild 2 ist während der Umkehrung und Bild 3 ist nach der Umkehrung. Man beachte die verworrene und komplexe Natur des Magnetfelds in Bild 2f Nachgedruckt von Astronomy.com, http://www.astronomy.com/-/media/import/images/8/3/0/july-2010-earth_s-magnetic-.jpg |
Auswirkungen der Umpolung
Polumkehrungen bewirken zwei Veränderungen im Erdsystem: 1) eine Abnahme der geomagnetischen Feldstärke und 2) eine Zunahme der in die Atmosphäre und Biosphäre eindringenden Strahlung. Es gibt zwar noch weitere mögliche Auswirkungen, wie z. B. Zusammenhänge zwischen Umkehrungen, weltweitem Vulkanismus und Massenaussterben, doch werden diese aufgrund des umstrittenen Charakters der Ergebnisse nicht berücksichtigt.
Die nächste geomagnetische Umpolung könnte sich auf die folgenden sechs Hauptbereiche auswirken, wobei diese Aufzählung keineswegs allumfassend ist.
1. Kommunikationssysteme
2. Satellitenkonstellationen
3. Elektrisches Stromnetz
4. Landwirtschaft und die Lebensmittelkette
5. Wirtschaftliche Infrastruktur
6. Reaktionsbereitschaft (7)
Trotz des Wissens um die rasche Abschwächung des Magnetfelds und die Gefahren, die vom Sonnenwetter ausgehen, sind der USGS und die Geowissenschaftler nach wie vor nicht in der Lage, das Verhalten der Magnetosphäre angemessen vorherzusagen. Die beiden einzigen groß angelegten Programme zur Überwachung des Erdmagnetismus, das Geomagnetism Monitoring Program des USGS und die Satellitenkonstellation SWARM der ESA, zeichnen lediglich die Feldstärke auf und sind nicht in der Lage, das künftige Verhalten des Geodynamos vorherzusagen. Die Computersysteme sind einfach nicht schnell genug, um alle notwendigen Variablen zu simulieren und zu modellieren, um das zukünftige Verhalten des Erdkerns vorherzusagen. Geologen können nur auf die letzten 400 Jahre genauer Messungen zurückblicken und versuchen, das künftige Verhalten des Magnetfelds vorherzusagen. Ohne Vorhersagemöglichkeiten können die Geowissenschaftler nicht sagen, ob der derzeitige Abschwächungstrend in der Magnetosphäre ein Vorläufer für eine Polumkehr oder eine geomagnetische Exkursion ist. (7)
Die laufenden Prozesse auf der Erde als Ganzes sind weiterhin unvorhersehbar, komplex und dynamisch. Die Klimaerwärmung allein dem Menschen zuzuschreiben und dabei andere wichtige objektive Ursachen außer Acht zu lassen und umfangreiche Forschungsergebnisse zu ignorieren, die die Periodizität und Zyklizität des Klimawandels im Laufe der langen Erdgeschichte belegen, ist allzu einseitig und unwissenschaftlich. Die Tatsache, dass Geologen immer noch nicht in der Lage sind, Vulkane, Erdbeben und das Verhalten des Geodynamos vorherzusagen, zeigt, dass es vieles im Erdsystem gibt, was die Wissenschaftler nicht verstehen.
Einer neuen Studie zufolge, die im Februar 2021 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, löste eine Umkehrung der Magnetpole der Erde vor etwa 42 000 Jahren massive Klimaveränderungen aus und bewirkte, dass sich die Umwelt auf dem gesamten Globus veränderte (8).
"Diese letzte große geomagnetische Umkehrung löste eine Reihe von dramatischen Ereignissen aus, die weitreichende Folgen für unseren Planeten haben. Sie lesen sich wie die Handlung eines Horrorfilms: Die Ozonschicht wurde zerstört, elektrische Stürme tobten über den Tropen, Sonnenwinde erzeugten spektakuläre Lichtspiele (Polarlichter), arktische Luft strömte über Nordamerika, Eisschilde und Gletscher schwollen an und die Wettermuster änderten sich heftig.
Während dieser Ereignisse war das Leben auf der Erde intensivem ultraviolettem Licht ausgesetzt, Neandertaler und riesige Tiere, die so genannte Megafauna, starben aus, während die Menschen Schutz in Höhlen suchten…
Eine der dramatischsten dieser Polwanderungen fand vor etwa 42.000 Jahren statt und ist als Laschamps-Exkursion bekannt - benannt nach dem Dorf, in dem sie im französischen Zentralmassiv entdeckt wurde. Bislang war jedoch nicht klar, ob solche magnetischen Veränderungen Auswirkungen auf das Klima und das Leben auf dem Planeten hatten. Unsere neue Arbeit führt mehrere Beweislinien zusammen, die stark darauf hindeuten, dass die Auswirkungen tatsächlich global und weitreichend waren." (8)
Die meisten früheren Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Vorgänge während der Umkehrung, wenn das Magnetfeld auf 28 % seiner derzeitigen Stärke reduziert wurde. Diese Studie zeigt jedoch, dass die dramatischsten Auswirkungen im Vorfeld der Umkehrung auftraten, als das Feld auf 0-6 % seiner aktuellen Stärke fiel.
"Wir hatten im Grunde überhaupt kein Magnetfeld - unser Schutzschild gegen kosmische Strahlung war völlig verschwunden", erklärt Prof. Chris Turney, "Dadurch war der Planet anfällig für Sonneneruptionen und kosmische Strahlung. Ungefilterte Strahlung aus dem Weltraum zerriss die Luftteilchen in der Erdatmosphäre, trennte Elektronen ab und emittierte Licht - ein Prozess, der Ionisierung genannt wird. Die ionisierte Luft 'frittierte' die Ozonschicht und löste eine Welle des Klimawandels auf der ganzen Welt aus."
Der Zeitpunkt fällt auch mit dem Auftreten von Höhlenmalereien zusammen. Die Forscher vermuten, dass die erhöhte UV-Strahlung durch ein schwaches Magnetfeld die Menschen dazu gebracht haben könnte, mehr Schutz zu suchen. (9)
In den letzten 170 Jahren hat sich das Magnetfeld der Erde um etwa 9 % abgeschwächt, was Wissenschaftler zu der Vermutung veranlasst, dass eine Umkehrung unmittelbar bevorstehen könnte. Die erhöhte Belastung durch Sonnenstürme und andere kosmische Strahlung könnte für unsere Satelliten und die elektrische Infrastruktur verheerend sein - und Turney warnt, dass dies auch für das Klima verheerend sein könnte.
"Unsere Atmosphäre ist bereits so stark mit Kohlenstoff gefüllt, wie es die Menschheit noch nie erlebt hat", sagt er. "Eine Umkehrung des Magnetpols oder eine extreme Veränderung der Sonnenaktivität wären noch nie dagewesene Beschleuniger des Klimawandels. (9)
Es werden zahlreiche weitere Studien und Theorien veröffentlicht, aber keine von ihnen bietet konkrete Lösungen, sondern stellt lediglich eine Sammlung unterschiedlicher Interpretationen der Fakten dar.
Bereits im Jahr 2015 wurde ein Forschungsbericht: "Catastrophic Polarity Reversal: Is U.S. National Security Prepared for the Next Geomagnetic Pole Change?" an der Aviation University of Alabama (USA) vorgestellt: "Die Regierung hat nichts unternommen, um die nächste geomagnetische Inversion zu untersuchen und sich darauf vorzubereiten, obwohl sich die Beweise häufen, dass es in naher Zukunft zu einer Umkehrung kommen könnte." (9)
Der Stützpunkt - Mechanismus
Die Idee zur Lösung des Problems wurde 2017 in Form einer theoretischen Entwicklung eines „Stützpunkt“-Mechanismus vorgestellt, der es ermöglichen würde, den Planeten in Richtung des abweichenden Magnetfelds zu bewegen, das die Erdachse verschiebt. (10) Wissenschaftler, die an der Präsentation teilnahmen, bestätigten die wissenschaftliche Grundlage und die Machbarkeit der Entwicklung eines Prototyps. Das Projekt wurde jedoch von hochrangigen Beamten blockiert.
Seitdem häufen sich weiterhin Fakten über Veränderungen im Erdkern, im geomagnetischen Feld und andere begleitende Faktoren, die einer Polumkehr vorausgehen. Es ist daher an der Zeit, die Entwicklung zu überdenken, eine wissenschaftliche Kommission einzuberufen und die Zweckmäßigkeit des Baus eines Prototyps eines solchen Mechanismus zu prüfen, um rechtzeitig mit vereinten Kräften verschiedener Staaten eine solche Anlage bauen zu können. (10)
Referenzen
(6) Leonardo Sagnotti, Giancarlo Scardia, Biagio Giaccio, Joseph C. Liddicoat, Sebastien Nomade, Paul R. Renne, Courtney J. Sprain, "Extremely rapid directional change during Matuyama-Brunhes geomagnetic polarity reversal". Geophysical Journal International, Volume 199, Issue 2, November 2014, Pages 1110–1124 https://academic.oup.com/gji/article/199/2/1110/618671
(7) Tyler J. Williams, Captain, USAF. Cataclysmic Polarity Shift: Is U.S. National Security Prepared For The Next Geomagnetic Pole Reversal? Maxwell Air Force Base, Alabama, December 2015. https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1040918.pdf
(8) Alan Cooper, Chris S. M. Turney, Jonathan Palmer, Alan Hogg, Matt McGlone, Janet Wilmshurst, Andrew M. Lorrey, Timothy J. Heaton, James M. Russell and 24 authors. "A global environmental crisis 42,000 years ago", Science,
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