Mit Geomagnetismus die Vergangenheit entdecken
Das Magnetfeld der Erde ist entscheidend für die Bewahrung des Lebens auf unserem Planeten. Das Feld wird im äußeren Kern in einer Tiefe von etwa 2 900 km erzeugt und wirkt wie ein Schutzschild gegen kosmische Strahlung. Trotz seiner Bedeutung sind viele der Mechanismen, die das geomagnetische Feld steuern, noch immer geheimnisumwittert. „Unser Wissen über das Verhalten des geomagnetischen Feldes ist ebenfalls begrenzt“, erklärt GeoArchMag-Projektkoordinator Ron Shaar von der Hebräischen Universität Jerusalem(öffnet in neuem Fenster). „Es wurde erst vor etwa 180 Jahren damit begonnen, die Intensität und Richtung dieses Feldes zu messen.“ Dies bedeutet, dass unsere Aufzeichnungen über das Erdmagnetfeld lückenhaft sind und sich nur über die letzten zwei Jahrhunderte erstrecken. Um weiter in die Vergangenheit zurückblicken zu können, ist die Geologie auf indirekte Messungen angewiesen, zum Beispiel durch die Gewinnung magnetischer Informationen von Gesteinen.
Das geomagnetische Feld über einen Zeitraum von Tausenden von Jahren
Ziel des vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützen Projekts GeoArchMag war es, die Messtechniken zu optimieren, um ein besseres geologisches Verständnis vom geomagnetischen Feld zu erlangen. Hierzu kombinierte das Projekt zwei Methoden. Der erste Ansatz bestand in der Datierung archäologischer Materialien. Der Nahe Osten, eine Region, die historisch als ,Wiege der Zivilisation‘ gilt, beherbergt archäologische Artefakte, die teilweise über 10 000 Jahre zurückdatieren. Es wurden neue Methoden zur Extraktion magnetischer Informationen aus Hunderten von Artefakten entwickelt und erprobt. Daraufhin sammelte das Projektteam Sedimentschichten von Gewässern in der gleichen Region, darunter das Tote Meer und der See Genezareth. Anschließend wurden geomagnetische Daten extrahiert und erfasst und mit den archäologischen Daten kombiniert, um ein einzigartiges magnetisches Archiv zu erstellen. „Davon ausgehend konnten wir eine Kurve erstellen, die das Verhalten und die Stärke des geomagnetischen Feldes vor mehreren tausend Jahren darstellt“, sagt Shaar.
Die geomagnetische Entwicklung der Erde visualisieren
Dank der Möglichkeit, die Entwicklung des Erdmagnetfeldes auf diese Weise aufzuzeichnen und zu visualisieren, konnte das Team verschiedene Entdeckungen machen. „Wir konnten das stärkste Feld, das die Erde erzeugen kann, identifizieren“, fügt Shaar hinzu. „Wir haben auch gezeigt, dass sich die Stärke des Erdmagnetfeldes viel schneller ändern kann als bisher angenommen.“ Diese Erkenntnisse könnten bei der Beantwortung verschiedener wichtiger Fragen in der Geophysik behilflich sein. Wir wissen zum Beispiel, dass es im Südatlantik ein Loch im heutigen Magnetfeld gibt. Daraus resultierten Forschungsmaßnahmen und Risikobewertungen, um festzustellen, ob die Erde anfälliger für extreme Sonnenstürme sein könnte. „Auf der Kurve haben wir ähnliche Anomalien in der Vergangenheit festgestellt“, erklärt Shaar. „Diese Schwachstelle ist kein einmaliges Merkmal.“
Möglichkeiten in der Geologie und Archäologie
Für Geologinnen und Geologen wie Shaar könnte die Anwendung magnetischer Datierungstechniken auf Sedimente zu genaueren Ergebnissen führen. Traditionelle C-14-Datierungsverfahren sind auf das Vorhandensein von Radiokarbon angewiesen. „Bei der Untersuchung des vergangenen Klimas auf der Erde gibt es eine Menge Unsicherheiten, und wir meinen, dass wir hierbei einen Beitrag leisten können“, so Shaar. Darüber hinaus hat das Projekt auch neue Möglichkeiten im Bereich der Archäologie eröffnet. In der Archäologie können magnetische Informationen aus einem Artefakt extrahiert, mit der geomagnetischen Kurve verglichen und exakt datiert werden. „Die Verknüpfung dieser beiden so unterschiedlichen Disziplinen war wirklich spannend“, sagt Shaar. „Auch dass bessere Verständnis des geomagnetischen Feldes und seiner Bedeutung für unser Leben hat sich als überaus lehrreich erwiesen.“