Die tiefe Quelle der Magnetfelder in Planeten und Monden
Das Projekt InDyMag (Internal Dynamics and Magnetic field generation in rocky bodies: planets and large moons in the solar system) zielt darauf ab, die Geheimnisse der Magnetfelder in Gesteinsplaneten und Monden ans Tageslicht zu bringen. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführte Projekt trägt dazu bei, eue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie diese Felder erzeugt werden und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt haben könnten. Um diese Prozesse besser verstehen zu können, stellt das Projektteam mathematische Modelle den Belegen für Magnetfelder auf den Planeten des inneren Sonnensystems gegenüber.
Der Antrieb des Erddynamos
Alle größeren Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem, einschließlich der vier Gesteinsplaneten und mehrerer Monde, haben nachweislich zu irgendeinem Zeitpunkt ihrer Existenz Magnetismus erzeugt. Das Forschungsteam untersuchte die Kristallisation von Planetenkernen. Sie stellt eine wichtige treibende Kraft für Magnetfelder dar und tritt auf, wenn metallische Elemente wie Eisen unter ihren Gefrierpunkt abkühlen. Aufgrund von Druckeffekten wird angenommen, dass dies im Zentrum der meisten Kerne geschieht: Im Fall der Erde entsteht beispielsweise ein innerer Kern aus festem Eisen, der von einem äußeren Kern aus flüssigem Eisen umströmt wird. „Durch die Kristallisation von Eisen und anderen Elementen ist der flüssige Teil des Kerns frei von schweren Elementen. Dadurch ist er leichter als seine Umgebung und erzeugt Strömungen, die mit denen von Wasser in einem erhitzten Topf vergleichbar sind. Da der äußere Kern hauptsächlich aus einer elektrisch leitenden Flüssigkeit besteht, erzeugen die Bewegungen ein elektrisches und dann ein magnetisches Feld. Dieser Mechanismus ist als Geodynamo bekannt“, erklärt Benoit Langlais, Forschungsleiter am Labor für Planetologie und Geodynamik, einer gemeinsamen Forschungseinheit des CNRS, der Universität Nantes und der Universität Angers, die das Projekt betreut. Das Team fand heraus, dass die Auswirkungen der Kristallisation auf die Dynamoerzeugung möglicherweise überschätzt wurden. „Bei kleinen Kernen wie dem des Mondes oder bei Kernen, die sehr schnell gefrieren, können wir flauschige Kerne erhalten – stellen Sie sich einen Schwamm vor, der mit Wasser vollgesogen ist“, sagt Marine Lasbleis, Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiatin und Hauptforscherin des Projekts InDyMag. „Dieser poröse innere Kern kann Flüssigkeit einschließen und verhindert, dass sie sich wirksam mit dem flüssigen äußeren Kern vermischt.“ Während bekannt ist, dass die Kristallisation eine wichtige Rolle bei der Erzeugung des Wechselstrom-Magnetfelds der Erde spielt, bleibt eine wichtige Frage ungeklärt – was geschah, bevor der innere Kern zu kristallisieren begann? „Beweise für ein Magnetfeld auf der Erde reichen bis ins Archaikum zurück – Milliarden Jahre vor dem geschätzten Zeitpunkt der Bildung des inneren Kerns“, merkt Langlais an. Das InDyMag-Team arbeitet mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Deutschland, Frankreich, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten zusammen, um tiefere Einblicke in diese uralte Dynamik zu gewinnen.
Bewertung der Bewohnbarkeit
Die Ergebnisse von InDyMag könnten auch in die zukünftige Forschung einfließen, die den Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein eines Magnetfeldes und der Entstehung bewohnbarer Umgebungen untersucht. „Das Vorhandensein eines Magnetfeldes könnte bei der Bewertung, ob ein Planet bewohnbar ist, als Indiz dienen“, so Lasbleis. Die Bewohnbarkeit eines Himmelskörpers sei von vielen verschiedenen Aspekten abhängig, darunter zum Beispiel die Temperatur auf der Oberfläche, die Zusammensetzung der Atmosphäre und das Vorhandensein von Wasser, fügt sie hinzu. Diese werden sowohl von äußeren Bedingungen, wie der Sonneneinstrahlung, als auch von internen Dynamiken, wie dem Vulkanismus – der wiederum direkt mit dem Magnetismus zusammenhängt – beeinflusst.
Schlüsselbegriffe
InDyMag, Magnetfeld, Planet, Mond, Gesteinskörper, Kristallisation, innerer Kern, äußerer Kern, flüssiger Kern, Geodynamo, Bewohnbarkeit
