In 3,2 Milliarden Jahre alten Gesteinen haben Forscher Hinweise auf ein frühes Erdmagnetfeld gefunden, das bereits mindestens die Hälfte der heutigen Stärke aufwies. Damit müsste schon damals eine ausgeprägte Magnetosphäre die Atmosphäre unseres Planeten vor dem Teilchenstrom des Sonnenwindes geschützt haben.

Die Wissenschaftler um John Tarduno von der Universität Rochester erhitzten winzige Feldspat- und Quarzkörnchen aus Graniten des südafrikanischen Kaapvaal-Kratons mit einem Kohlendioxid-Laser und maßen das überlieferte Magnetfeld der darin enthaltenen magnetischen Komponenten mit einem hoch empfindlichen supraleitenden Quanteninterferometer oder Squid (superconducting quantum interference device). Vorher hatten sie durch verschiedene Untersuchungen und den Vergleich mit ähnlich alten Gesteinsproben ausgeschlossen, dass spätere Überformungen der Gesteine durch Druck und Erhitzen die Magnetfeldsignaturen ihrer Kristalle verändert hatten.

Die Magnetosphäre ist von entscheidender Bedeutung für den Erhalt der Atmosphäre eines Planeten, da sie diese vor dem Sonnenwind abschirmt. Fehlt der schützende "Kokon", geht die Gashülle verloren – schön zu sehen an Mars: Auch der Rote Planet hatte einst eine Magnetosphäre – sogar früher als die Erde, da sich der kleinere Himmelskörper schneller abkühlte und der antreibende Dynamo früher in Gang kam. Allerdings hatte er nur kurz Bestand, weshalb heute die vor dem geladenen Teilchenstrom ungeschützte Atmosphäre um ein Vielfaches dünner ist als die auf der Erde.

Der Geodynamo unseres Planeten könnte den Ergebnisse zufolge schon vor 3,9 Milliarden Jahren eingesetzt haben, womöglich durch einen Wechsel von geschichteter zu konvektiver Strömung im flüssigen äußeren Erdkern, ausgelöst durch das Entstehen und anschließende Wachstum des festen Eisen-Kerns im Zentrum. Ein noch früherer Start würde Ergebnissen widersprechen: In Mondboden aus dieser Zeit hatte man Stickstoff gefunden, dessen Isotopenzusammensetzung und Verteilung darauf schließen lässt, dass er aus der Erdatmosphäre stammte. Offenbar war sie damals also noch nicht von einer ausgeprägten Magnetosphäre vor dem Sonnenwind geschützt.

In früheren Studien hatten Tarduno und seine Mitarbeiter festgestellt, dass das Erdmagnetfeld spätestens vor 2,5 Milliarden Jahren seine heutige Stärke erreicht hatte. An älteren Gesteinen waren bislang kaum sichere Messungen der Magnetfeldintensität möglich, Schätzungen gingen von etwa einem Zehntel im Vergleich zu heute aus. Derzeit verliert das Erdmagnetfeld wieder an Stärke; wenn die Intensität auf die Hälfte gesunken ist, wird der Sonnenwind an manchen Stellen tiefer in die Atmosphäre eindringen können. Insgesamt aber bleibt es stark genug, um die schützende Magnetosphäre zu erhalten. (af)