Die Geheimnisse von Magnetfeldern entschlüsseln
Unser Planet ist von einem Magnetfeld umgeben, das uns vor schädlicher Strahlung schützt und vermutlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Lebens spielt. Trotz der entscheidenden Rolle des Magnetismus wissen wir immer noch sehr wenig darüber, wie er erzeugt und aufrechterhalten wird. Das EU-finanzierte Projekt UEMHP(öffnet in neuem Fenster) will das ändern. Mit Hilfe modernster Computersimulationen soll das Projekt neue Einblicke gewähren, wie der Dynamomechanismus im Inneren von Planetenkernen das Magnetfeld erzeugt. „Wir wollen nicht nur feststellen, wie sich das Magnetfeld im Laufe der Zeit verändert, sondern auch vorhersagen, was die Zukunft bringt“, sagt Andrew Jackson(öffnet in neuem Fenster), Forscher an der ETH Zürich(öffnet in neuem Fenster). Die Projektarbeit erhielt Unterstützung vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster).
Die Auswirkungen von Erdrutschen minimieren
Das Projekt will sein Ziel erreichen, indem es einen kritischen Fehler in den derzeitigen Computersimulationen behebt. „In den derzeitigen Simulationen wird der Einfluss der Viskosität auf den dynamischen Mechanismus stark überschätzt“, erklärt Jackson. In der Geophysik ist es die Viskosität, die den Erdkern extrem flüssig macht, während der Dynamomechanismus das Magnetfeld erzeugt und aufrechterhält. Um die Physik mit der realen Erde in Einklang zu bringen, wurden im Rahmen des Projekts zwei Supercomputerberechnungen erstellt, von denen die eine die Auswirkungen der Viskosität minimiert und die andere sie gänzlich ausschließt. „Dieser Ansatz konnte bisher noch nicht erfolgreich umgesetzt werden und stellt seit 1963 eine große Herausforderung für die Geophysik dar“, fügt Jackson hinzu. „Wir haben die ersten Prototypmodelle erstellt, die den Nutzen dieses Ansatzes demonstrieren.“
Magnetismus in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
Anhand dieser Berechnungen konnte die Forschungsgruppe die Entstehungsgeschichte des Magnetismus in der frühen Erdgeschichte verdichten. Demnach wurde der innere Kern in dieser Zeit kristallisiert und das Magnetfeld ausschließlich durch die Abkühlung des Planeten erzeugt. „Durch die Demonstration des korrekten Regimes der Flüssigkeitsphysik öffnet diese Simulation die Tür zur Replikation magnetischer Umkehrungen – ein Prozess, der hier auf der Erde mehrere tausend Mal stattgefunden hat, aber noch nicht richtig berechnet werden konnte“, bemerkt Jackson. Die Forschenden hoffen außerdem, mit Hilfe dieser Berechnungen mehr über die Größe der Magnetfelder und die Energieabgabe der Erde zu erfahren. Zudem wollen sie ihre Arbeit für die Erforschung der Sonne und Planeten wie Jupiter und Saturn nutzen. „Unsere Arbeit definiert die Art und Weise, wie wir die magnetische Geschichte, die Prozesse und die Zukunft der Erde verstehen, neu“, schließt Jackson. Ein Artikel, der noch in diesem Jahr in der Online-Ausgabe von „Nature“ veröffentlicht werden soll, berichtet über Jacksons gemeinsame Arbeit.
