Etwa 2.900 Kilometer unter der Erde erlebte das flüssige Metall „Herz“ der Erde vor mehr als zehn Jahren eine unerwartete und dramatische Veränderung. Untersuchungen zeigen, dass sich im aufgewühlten „Ozean“ aus flüssigem Eisen im äußeren Erdkern ein Bereich unter dem Pazifischen Ozean um das Jahr 2010 plötzlich „umdrehte“ und von einer allgemeinen Strömung nach Westen zu einer deutlich nach Osten gerichteten Strömung wechselte, was im Gegensatz zur üblichen großflächigen Zirkulation nach Westen im äußeren Erdkern steht.
Die Anomalie wurde erstmals durch langfristige Satellitenüberwachung des Erdmagnetfelds erfasst. Das Erdmagnetfeld wird hauptsächlich durch den heftigen Fluss leitfähigen geschmolzenen Metalls im äußeren Erdkern angetrieben. Dieser „Motor“, der kinetische Energie in magnetische Energie umwandelt, wird Geodynamo (geomagnetischer Dynamo) genannt. Es ist dieses Magnetfeld, das einen schützenden „Magnetkäfig“ um die Erde bildet, der nicht nur dazu beiträgt, dass die Erde die lebenserhaltende Atmosphäre aufrechterhält, sondern auch eine große Anzahl schädlicher kosmischer Strahlen und hochenergetischer Teilchen von der Sonne blockiert und so ein wichtiges Hindernis für die Bewohnbarkeit der Erde darstellt.
Frederik Dahl Madsen, Geowissenschaftler an der Universität Edinburgh im Vereinigten Königreich, wies darauf hin, dass diese großräumige Strömungsumkehr unter dem Pazifischen Ozean neue Fragen für unser Verständnis des Verhaltens im tiefen Erdinneren aufgeworfen hat. Er sagte, dass das wissenschaftliche Forschungsteam nun dringend herausfinden müsse, ob diese Umkehr nur ein Teil kurzfristiger Schwankungen und periodischer Schwankungen sei oder ob sie darauf hindeutet, dass sich die äußere Kernzirkulation in Richtung eines neuen stabilen Zustands bewege. Zu diesem Zweck betonen die Wissenschaftler, dass eine kontinuierliche hochpräzise Überwachung auch in Zukunft von entscheidender Bedeutung sein wird, um die Entwicklung dieses Flusses in den kommenden Jahren zu verfolgen.
Die Entdeckung basiert auf einer Analyse von Satellitendaten aus 27 Jahren zwischen 1997 und 2025. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich der äußere Erdkern als Ganzes langsam nach Westen bewegt, und zwar in einem Muster, das als „exzentrischer Planetenwirbel“ bezeichnet wird. Madsens Team stellte jedoch fest, dass der lokale Bereich des äußeren Kerns, der sich unter dem Pazifischen Ozean befindet, um 2010 plötzlich von diesem bestehenden Muster abwich: Vor 2010 zeigte dieser Bereich noch eine schwache Strömung nach Westen, nach 2012 änderte sie sich jedoch zu einer klaren und starken Strömung nach Osten. Daten zeigen, dass dieser Aktionärsstrom nach 2012 weiter zunahm, etwa 2020 einen Höhepunkt erreichte und dann allmählich abzuschwächen begann.
Was noch überraschender ist, ist, dass es sich hierbei nicht um einen kleinen Wirbel oder eine lokale Störung handelt, sondern etwa 5 % der „Oberflächen“-Strömung des äußeren Kerns betrifft, was beträchtlich ist. Dieses Signal unterscheidet sich auch von den gürtelförmigen Zirkulationsstrukturen um die Planeten, die auf flüssigen Körpern wie Jupiter und Saturn beobachtet werden. Die Forscher beschrieben es eher als ein großes Stück geschmolzenes Metall, das „plötzlich seine Meinung ändert“ und seine übliche Fließrichtung einschlägt, sich umdreht und in die entgegengesetzte Richtung fließt. Dieses Phänomen stellt das bisherige konventionelle Verständnis der relativ stabilen und sich langsam entwickelnden großräumigen Strömungen im äußeren Erdkern in Frage und legt nahe, dass das Erdinnere möglicherweise dynamischer und veränderlicher ist als bisher angenommen.
Was genau diesen tief unter der Erde vergrabenen „Gegenstrom“ auslöste, ist noch nicht geklärt, aber mehrere unabhängige Beobachtungen deuten auf einen ungewöhnlichen Zeitpunkt um das Jahr 2010 hin. Die Rotationsperiode der Erde erfährt etwa alle 5,8 Jahre leichte Tageslängenänderungen, und dieses Phänomen steht vermutlich im Zusammenhang mit der dynamischen Aktivität des Erdkerns. Die Daten zeigen, dass dieser zyklische Wandel um das Jahr 2010 herum erhebliche Störungen erlebte und erst 2014 wieder in seinen normalen Rhythmus zurückkehrte. Gleichzeitig zeigen seismologische Beobachtungen auch, dass der innere Erdkern im gleichen Zeitraum Anzeichen von Verhaltensänderungen gezeigt haben könnte.
Darüber hinaus zeichneten Satelliten um das Jahr 2017 herum eine Reihe sogenannter „geomagnetischer Jerks“ auf, bei denen es sich um plötzliche „Zucken“ und abnormale Veränderungen im Erdmagnetfeld handelt. Es wird angenommen, dass diese Ereignisse mit turbulenten Aktivitäten tief im Erdkern zusammenhängen. Das Forschungsteam geht davon aus, dass diese Anomalien im Jahr 2017 möglicherweise eng mit einer Reihe tiefgreifender dynamischer Prozesse zusammenhängen, die mit der plötzlichen Änderung der äußeren Kernströmung im Jahr 2010 ausgelöst wurden oder damit verbunden sind.
Obwohl diese tiefgreifenden Veränderungen recht „aufregend“ klingen, betonen Wissenschaftler, dass es derzeit keine Hinweise auf eine direkte Gefahr für den Menschen an der Oberfläche gibt. Da das Erdmagnetfeld jedoch eine zentrale Rolle dabei spielt, dem Weltraumwetter zu widerstehen und die Umwelt der Erde zu schützen, ist das Verständnis der Funktionsweise des „Kernmotors“, der seine Veränderungen vorantreibt, von entscheidender Bedeutung, um die Fähigkeit der Menschheit zu verbessern, geomagnetische Veränderungen und Weltraumwetterereignisse vorherzusagen. Elisabetta Iorfida, Projektwissenschaftlerin für den „Swarm“-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation, wies darauf hin, dass diese Forschung eine interessante Frage aufwirft: Durch welche dynamischen Prozesse sind die tiefsten Strukturen der Erde miteinander gekoppelt?
Sie sagte, dass uns Satellitenmissionen mit der weiteren Entwicklung des Erdmagnetfelds immer detailliertere Bilder der Dynamik des Erdinneren liefern. Diese Beobachtungen legen nahe, dass das Verhalten des Erdkerns komplexer und unvorhersehbarer sein könnte als bisher angenommen. Relevante Ergebnisse wurden im Journal of Studies of Earth's Deep Interior veröffentlicht.
Von der plötzlichen Kehrtwende des geschmolzenen Metalls im äußeren Kern über den gestörten Mikrozyklus der Tageslänge bis hin zu den geomagnetischen „Krämpfen“, die einige Jahre später nacheinander auftraten, erweist sich das Jahr um 2010 nach und nach als kritischer Zeitknoten für einen abnormalen Sprung des „Herzens“ der Erde. Unabhängig davon, ob dieses Ereignis eine längerfristige zyklische Schwingung oder nur einen kurzlebigen „plötzlichen Blitz“ bedeutet, werden in absehbarer Zukunft weitere Jahre kontinuierlicher und präziser globaler Satelliten- und geophysikalischer Beobachtungen erforderlich sein, um aufzudecken, welche Veränderungen der unsichtbare riesige „Dynamo“ tief in der Erde erfährt.