Sonnenwind und die Erde: Was, wenn das Magnetfeld versagt?

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Sonnenwind
Foto: lukszczepanski // Adobe Stock (elements of this image furnished by NASA)
Intensiver Sonnenwind bedroht das Erdklima und unsere Technologie, besonders bei schwachem Magnetfeld. Eine Studie zeigt die dramatischen Folgen für Ozonschicht und Gesundheit.

Ständig sendet die Sonne geladene Teilchen, bekannt als Sonnenwind, in alle Richtungen des Sonnensystems – auch zur Erde. Normalerweise schützt uns das Erdmagnetfeld vor diesen Teilchen, doch was passiert, wenn diese Teilchenstrahlung extrem intensiv wird? Eine Studie im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ zeigt die drastischen Konsequenzen auf, wenn das Erdmagnetfeld sich abschwächt oder sogar verschwindet.

Gefahr aus dem All: Intensive Solar Particle Events

Die geladenen Teilchen der Sonne, hauptsächlich Protonen, treffen hauptsächlich an den Polen der Erde auf die Atmosphäre und verursachen dabei die beeindruckenden Polarlichter. Doch wenn die Teilchenstrahlung extrem intensiv ist – bei sogenannten Solar Particle Events (SPEs) – und das Magnetfeld schwächer wird, können diese geladenen Teilchen die Ozonschicht schädigen und die Funktion von Satelliten und Telekommunikation stören.

In der Vergangenheit gab es bereits mehrfach extrem intensive SPEs, bei denen 1000 bis 100.000 Mal so viele hochenergetische Protonen auf die Erde trafen wie bei schwächeren Ereignissen. Diese extremen Ereignisse treten alle paar Jahrtausende auf, und auch das Erdmagnetfeld war nicht immer so stark wie heute. Polsprünge haben es phasenweise deutlich geschwächt.

Simulationsstudie: Was wäre, wenn?

Pavle Arsenović vom Institut für Meteorologie und Klimatologie der Universität für Bodenkultur in Wien und sein Team haben die Auswirkungen dieser SPEs untersucht. Sie simulierten in verschiedenen Szenarien die Stärke des Erdmagnetfelds, von der aktuellen Stärke bis zu keinem vorhandenen Magnetfeld. Ihre Computermodelle, basierend auf Satellitendaten, beinhalteten auch ein extremes SPE, um die möglichen Folgen abzuschätzen.

Bei einem extremen SPE und dem derzeitigen Magnetfeld der Erde würden die oberen Atmosphärenschichten in der Polarregion für etwa ein Jahr verändert werden. Die Konzentration von Stickoxiden würde steigen und die Ozonschicht angreifen. Dies bedeutet für uns Menschen einen verringerten Schutz vor der UV-Strahlung der Sonne, was zu vermehrten Sonnenbränden und gesundheitlichen Schäden führen würde.

Noch drastischer wären die Folgen bei einem komplett verschwindenden Magnetfeld. Ein extremes SPE würde die Stickstoffkonzentration global über mehrere Jahre erhöhen und die Ozonschicht weiter reduzieren. Dies würde einen enormen Anstieg an ultravioletter Strahlung auf der Erdoberfläche und eine 40 bis 50 Prozent höhere Rate von DNA-Schäden durch Sonneneinstrahlung bedeuten.

Technische Herausforderungen

Die technischen Auswirkungen wären ebenfalls beträchtlich. Schon bei einem aktuellen Magnetfeld könnten extreme SPEs zu Teil- oder Totalausfällen von Satelliten führen, was die Telekommunikation, Navigationssysteme, Geldtransaktionen, Wettervorhersagen und auch satellitengestützte Gefahrenabwehr- und Warnsysteme stören würde. Ohne den Schutz des Magnetfelds wären diese Auswirkungen noch verheerender.

Obwohl extreme SPEs selten vorkommen, könnten sie bedeutende Folgen für unseren Planeten und das Leben darauf haben – insbesondere, wenn das Erdmagnetfeld schwächer wird.

Sarah arbeitet als Wissenschaftsjournalistin, unter anderem für „P.M.“ und „National Geographic“. Zum Journalismus kam sie über ihr Studium Modejournalismus/Medienkommunikation in München und Berlin. Auf ihrem beruflichen Weg sammelte sie auch Erfahrungen im Bereich Film und Fernsehen sowie im Marketing. Ihre Interessen liegen vor allem im Tierschutz, Feminismus und in der Kunst – und natürlich im Entdecken von spannenden Geschichten.