Radioisotop Beryllium-10 verrät Aktivität der Sonne in den letzten Jahrhunderten
Langfristige Veränderungen des Magnetfeldes der Sonne beeinflussen möglicherweise das Erdklima – bis hin zur Entstehnung von Eiszeiten. Zu diesem Schluss kommen Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für Aeronomie und der ETH Zürich, deren Arbeit in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde (Vol. 408, S. 445-446, 2000).
Sie verfolgten die Schwankungen des solaren Magnetfeldes bis in das Jahr 1700 zurück. Dabei stützten sie sich auf historische Aufzeichnungen über Sonnenflecken, Satellitenaufnahmen des erdnahen solaren Magnetfeldes und Messungen der Häufigkeiten radioaktiver Isotope im grönländischen Inlandeis.
Bei der Untersuchung der Eisproben stellten die Wissenschaftler Sami K. Solanki, Manfred Schüssler und Marcel Fligge fest, dass die Häufigkeit des Radioisotops Beryllium-10 in den letzten 100 Jahren abgenommen hat. Beryllium-10 entsteht, wenn energiereiche Teilchen der kosmischen Strahlung in die Erdatmosphäre eindringen und dort Stickstoff- und Sauerstoff-Atomkerne spalten. Die Abnahme des Berylliums folgt aus einer Schwächung der kosmischen Strahlung. Diese erklären die Wissenschaftler mit einer Zunahme des solaren Magnetfeldes, welches wie ein Schirm wirkt und so die kosmische Strahlung abfängt.
Mit Satellitenaufnahmen des solaren Magnetfeldes aus den letzten 35 Jahren und den jeweiligen Beryllium-10-Konzentrationen konstruierten die Wissenschaftler ein Modell zur Beschreibung des solaren Magnetfeldes. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Sonnenflecken, die als Indiz für ein sich veränderndes Magnetfeld gesehen werden. Sonnenflecken erscheinen als schwarze Tupfen auf der Oberfläche der Sonne. Sie sind von starken Magnetfeldern begleitet, die für den geringen Energiestrom zur Oberfläche verantwortlich sind. Dadurch kühlen diese Gebiete um 1500 Grad Celsius ab und erscheinen im Vergleich mit der 5500 Grad Celsius heissen Umgebung dunkel. Die Zahl der Sonnenflecken schwankt in einem elfjährigen Aktivitätszyklus.
Mit ihrem Modell können die Wissenschaftler die Stärke des solaren Magnetfeldes aus der Zahl der Sonnenflecken bestimmen und somit auch Rückschlüsse bis in das Jahr 1700 ziehen, in denen es noch keine direkten Messungen des Magnetfeldes gab. Dabei fanden sie einen Zusammenhang zwischen der Stärke des solaren Magnetfeldes und der Entwicklung der mittleren Erdtemperatur: Nimmt das solare Magnetfeld ab, so wird die kosmische Strahlung weniger abgeschirmt und wächst an. Da die dadurch erzeugten Ionen nach Ansicht dänischer Forscher als Kondensationskeime dienen, nimmt die Wolkenbildung auf der Erde zu und als Folge dessen sinkt die Temperatur.
Auch die Kleine Eiszeit zwischen 1645 und 1715 ließe sich mit diesem Modell erklären, da in diesem Zeitraum praktisch keine Sonnenflecken beobachtet wurden. Dies lässt auf ein schwaches solares Magnetfeld schliessen: Die kosmische Strahlung und somit die Wolkenbildung waren stark und folglich kühlte die Temperatur auf der Erde ab.
Obwohl das Magnetfeld der Sonne laut diesem Modell das Erdklima beeinflusst, ist die seit 1980 stark anwachsende Erwärmung der Erde wohl eher auf die Emission von Treibhausgasen wie Kohlendioxid zurückzuführen, das bei der Verbrennung von Holz, Kohle und Gas entsteht.
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Katja Bammel
