Chinesische Geophysiker haben in der Fachzeitschrift „Nature“ Forschungsergebnisse veröffentlicht, die unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung des schützenden Magnetfelds unseres Planeten grundlegend verändern. Der Kern dieser wissenschaftlichen Neuerung liegt in der Bestätigung, dass ein stabiles geomagnetisches Feld auf der Erde bereits lange vor der Bildung des festen inneren Kerns aktiv war und seine Schutzfunktion erfüllte.
Diese Entdeckung stellt die bisher gängige Lehrmeinung infrage, nach der die Erzeugung des Feldes – bekannt als Dynamo-Effekt – die Existenz dieser kristallisierten inneren Komponente zwingend voraussetzte. Traditionell wurde angenommen, dass der innere Kern vor etwa einer Milliarde Jahre entstanden ist, und erst dessen Wachstum die notwendige Energie für den Dynamo lieferte. Um diese Annahme zu überprüfen und alternative Szenarien zu beleuchten, entwickelte der leitende Autor der Studie, Yufeng Li, zusammen mit seinem Kollegen Andy Jackson und weiteren Wissenschaftlern, ein komplexes Computermodell. Dieses Modell ermöglichte es, die physikalischen Bedingungen zu simulieren, unter denen der Kern des Planeten in seiner Frühzeit noch vollständig flüssig war, lange bevor die Kristallisation einsetzte.
Ein zentrales Ergebnis dieser Simulation war der Nachweis, dass die Viskosität des flüssigen Kerns kein kritischer Faktor ist, der den Dynamo-Effekt unter bestimmten physikalischen Parametern behindert oder gar stoppt. Dies impliziert, dass der Mechanismus, der unser heutiges Magnetfeld aufrechterhält, bereits in der frühen, vollständig geschmolzenen Phase des Erdkerns wirksam gewesen sein muss. Die anspruchsvollen Berechnungen, die diese Erkenntnisse lieferten, wurden auf dem leistungsstarken Supercomputer Piz Daint im Schweizerischen Nationalen Supercomputing Zentrum (CSCS) in Lugano, Schweiz, durchgeführt.
Das Wissen um die Historie des Magnetfelds ist von größter Bedeutung, sowohl für die Interpretation vergangener geologischer Daten als auch für die Vorhersage zukünftiger Veränderungen dieses unsichtbaren Schutzschildes, der unsere Zivilisation vor den schädlichen Partikeln des Sonnenwinds bewahrt. Das aus inneren Quellen generierte geomagnetische Feld trat einigen geophysikalischen Daten zufolge bereits vor etwa 4,2 Milliarden Jahren in Erscheinung. Die neue Modellierung bietet nun eine elegante und schlüssige Lösung für das lange bestehende Problem der Erklärung der Feldstabilität in der Vorkristallisationsperiode. Sie demonstriert überzeugend, dass die innere, feste Struktur keine zwingende Voraussetzung für die Aufrechterhaltung dieses lebenswichtigen planetaren Schutzmechanismus war.
Darüber hinaus erweitert die aktuelle Forschung den Anwendungsbereich der Methodik beträchtlich: Sie bietet eine verlässlichere Grundlage für die Untersuchung der inneren Dynamik nicht nur unseres eigenen Planeten, sondern auch anderer Himmelskörper. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Beurteilung der Bewohnbarkeit von Exoplaneten, deren innere Strukturen lediglich indirekt beobachtet werden können. Solche aufwendigen, computergestützten Untersuchungen, die auf der Kraft von Supercomputern beruhen, ermöglichen ein tiefgreifenderes Verständnis der fundamentalen Gesetze, welche planetare Systeme steuern und bestimmen. Sie liefern somit wertvolle Einblicke in die Entstehungsgeschichte und die potenziellen Lebensbedingungen im Universum.