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Illustration des Erdmagnetfelds

Sedimente erzählen Geschichte des Magnetfelds

Das Magnetfeld ist für die Erde unverzichtbar: Es schützt vor den gefährlichen Teilchen aus dem All. Und es verändert sich ständig. Die Geschichte dieser Veränderungen ist in Sedimenten tief unter dem Erdboden gespeichert. Eine neue Studie Wiener Forscher hilft nun, sie besser zu datieren.

Geologie 17.02.2016

Magnetische Mineralien im Sediment

Seit Hunderten Millionen Jahren wird die Historie des Erdmagnetfelds in Ablagerungen am Grund von Seen und Meeren gespeichert. "Denn winzige magnetische Mineralien wie Magnetit richten sich wie Kompassnadeln nach dem Magnetfeld aus", so Studienautor Ramon Egli von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien.

Sobald sich diese Teilchen am Grund von Gewässern ablagern, entsteht Schicht für Schicht ein Archiv der Magnetfeldvariationen. "Das ist wie ein Barcode, der ermöglicht, etwa zwei Bohrkerne zu vergleichen und sie in zeitliche Übereinstimmungen zu bringen", so Egli.

Die Studie

"Microbially assisted recording of the Earth’s magnetic field in sediment" von Xiangyu Zhao und Kollegen ist am 11. Februar 2016 in "Nature Communications" erschienen.

Diese Information kann mit sehr empfindlichen Magnetometern ausgelesen werden und ist auch für die Klimaforschung relevant. So kann man Variationen in der Zusammensetzung magnetischer Teilchen (Eisenoxide) im Sediment genau messen. Jeder Klimawandel führt zu einer Änderung der Transportprozesse und somit von der Konzentration und Art der magnetischen Mineralien im Sediment.

Mikroben beeinflussen Sedimentmagnetisierung

Weil die Ablagerung aber von vielen Faktoren abhängt, etwa der Beschaffenheit des Sediments, der Sedimentationsrate und Lebewesen, die die obersten Schichten durchmischen, birgt die Analyse der Ablagerungen zahlreiche Unsicherheiten.

"Wir wussten nicht, wie der Prozess der Aufzeichnung genau geschieht, in Laborexperimenten war man nicht in der Lage, alle Aspekte zu reproduzieren, die man in der Natur gesehen hat", so der Leiter der ZAMG-Abteilung für Magnetik und Gravimetrie.

Die ZAMG-Forscher konnten mit Kollegen der Uni München nun zeigen, dass Mikroben den größten Einfluss auf Änderungen der Sedimentmagnetisierung haben. In den obersten, zehn bis 20 Zentimeter starken Ablagerungen interagieren Mikroorganismen stark mit den Sedimentteilchen und mischen diese ständig durch.

Daher kann es einige Tausend Jahre dauern, bis die obersten Schichten durch neue Ablagerungen so tief liegen, dass sie kaum noch Leben bergen, daher zur Ruhe kommen und sich die Teilchen nach dem Erdmagnetfeld ausrichten.

Bessere zeitliche Einordnung

Indem sie mit ganz frischen Sedimenten im Labor arbeiteten, konnten sie die Vorgänge nachvollziehen. "Wir haben den Prozess nun nicht nur theoretisch, sondern auch experimentell verstanden", sagte Egli.

Dies ermögliche nicht nur eine bessere zeitliche Einordnung von Sedimenten, sondern auch eine genauere Rekonstruktion von Änderungen des Erdmagnetfelds. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler versuchen, in älteren Sedimenten die Durchmischung zu rekonstruieren.

science.ORF.at/APA

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