Das Magnetfeld unserer Erde polt sich nach mehreren 100.000 Jahren spontan um, so dass die magnetischen Pole ihre Plätze austauschen. Wissenschaftler aus Paris haben nun in einem Laborexperiment mit flüssigem Natrium herausgefunden, dass derartige spontane Umpolungen wohl durch Turbulenzen ausgelöst werden können. Die Forscher glauben, dass ihr Experiment einen ersten Blick in die komplizierte Dynamik des Erdkerns liefert.
Ziel der Studie von Michael Berhanu und seinen Kollegen am Ecole Normale Superieure war es, die Umpolungen des Magnetfelds der Erde im Labor nachzubilden. Als Modell für den flüssigen Eisenkern unseres Planeten benutzten die Forscher dabei eine kleine Kammer, die mit dem flüssigen Metall Natrium gefüllt wurde.
An beiden Enden der Kammer befand sich jeweils eine rotierende Scheibe, mit deren Hilfe das Natrium in Zirkulationen versetzt werden konnte. Dadurch bildeten sich elektrische Ströme in dem durchgewirbelten Metall aus, so dass ein Magnetfeld erzeugt wurde.
Dieses Feld war konstant, wenn die beiden Scheiben mit gleicher Winkelgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen rotierten. Sobald die Geschwindigkeiten der Scheiben allerdings unterschiedlich waren, bildeten sich komplexe Turbulenzen in dem flüssigen Metall aus.
Das durch die Strömungen erzeugte Magnetfeld polte sich nun in der Tat alle paar Minuten um, so die Forscher. Dabei fiel die Stärke des Feldes vor jeder Umpolung zunächst langsam ab, um kurz danach in umgekehrter Richtung wieder aufzutauchen. Untersuchungen geschmolzener magnetischer Gesteine lassen in der Tat vermuten, dass die Umpolungen des Erdmagnetfelds einer ähnlichen Dynamik unterworfen sind.
Die Forscher betonen, dass die Umpolungen in ihren Experimenten nicht von externen Einflüssen ausgelöst wurden, sondern sich spontan aus den turbulenten Strömungen ausbildeten.
Michaël Berhanu (École Normale Supérieure, Paris) et al.: Europhysics Letters 77, 59001 (2007) Stefan Maier
