AhA: Warum ist die Erde magnetisch?

Der Mond hat keins, die Venus hat keins. Vielleicht hatte der Mars einmal ein globales Magnetfeld. Heute aber trägt keiner unserer nächsten kosmischen Nachbarn einen Schutzschild gegen den energiereichen Sonnenwind. Die Erde dagegen ist magnetisch abgeschirmt.

Obschon das Feld weit ins All reicht, liegt sein Ursprung in mehr als 3000 Kilometern Tiefe. Dort unten ist es viele tausend Grad Celsius heiß, Eisen und Nickel schmelzen zu einer Flüssigkeit, dem größten Ozean der Erde. Erst in mehr als 5000 Kilometern Tiefe wird der Erdkern fest, weil der enorme Druck der darüber lastenden Schichten Eisen und Nickel schließlich genügend verdichtet.

Wie in einen Kochtopf wird das flüssige Metall ständig umgewälzt. Heiße Flüssigkeit steigt auf, kühlt dabei ab, wird dichter und beginnt schließlich wieder zu sinken. Der feste Erdkern wächst mit der Zeit. „Dort kristallisiert Eisen aus“, sagt Johannes Wicht vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau. Während man für das Schmelzen eines Stoffes Energie aufwenden muss, wird bei dieser Kristallisation Wärme frei.

Der Kreislauf wird auch chemisch angetrieben. „Leichte Bestandteile in der Flüssigkeit wie Schwefel oder Sauerstoff können nicht in den festen Kern eingebaut werden.“ Auch sie steigen auf.

Eisen ist elektrisch leitfähig. Bewegt es sich in einem Magnetfeld, entsteht wie in einem Fahrraddynamo ein elektrischer Strom. Andersherum verursacht ein elektrischer Strom immer auch ein Magnetfeld. „Das Magnetfeld verstärkt sich auf diese Weise selbst“, sagt Wicht. Ein kleines Anfangsmagnetfeld genügt, um den Prozess in Gang zu setzen.

Der Dynamo, der das Erdmagnetfeld erzeugt, gibt Forschern viele Rätsel auf. Schwer zu deuten ist etwa der Einfluss der Erdrotation. Sie prägt Wirbelstürmen eine Drehbewegung auf und ordnet die Zirkulation der Flüssigkeit im Erdkern, so dass das Erdmagnetfeld dem eines einfachen Stabmagneten mit Nord- und Südpol gleicht. Thomas de Padova