Vor 591 Millionen Jahren hörte das Magnetfeld der Erde fast auf zu existieren und ebnete damit möglicherweise den Weg für das Entstehen von komplexem Leben.

Vor 591 Millionen Jahren verschwand das Magnetfeld der Erde fast völlig, was möglicherweise das Wachstum komplizierter Lebensformen begünstigte.

Vor etwa 591 Millionen Jahren verschwand das Magnetfeld der Erde fast völlig, und dieses überraschende Ereignis könnte nach jüngsten Forschungsergebnissen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von kompliziertem Leben gespielt haben.

Laut John Tarduno, Professor für Geophysik an der Universität von Rochester in New York und Hauptautor der Studie, schützt das Magnetfeld normalerweise unseren Planeten. Hätte es früher nicht existiert, wäre das Wasser durch den Sonnenwind - einen Strom geladener Sonnenteilchen - von der Erde verschwunden.

"Im Ediacaran hatten wir eine faszinierende Periode in der Erdgeschichte, in der die Prozesse, die das Magnetfeld erzeugen, nach Milliarden von Jahren so ineffizient geworden waren, dass das Feld fast vollständig zusammenbrach", sagte er.

Eine am 2. Mai in der Zeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlichte Studie zeigt, dass das Magnetfeld der Erde mindestens 26 Millionen Jahre lang deutlich schwächer war als heute. Diese Entdeckung löste auch ein geologisches Rätsel darüber, wann sich der feste innere Erdkern bildete.

Dieses Zeitalter entspricht der Ediacaran-Periode, als die ersten komplizierten Tiere aus dem Meer auftauchten und der Sauerstoffanteil im Himmel und in den Ozeanen zunahm.

Diese merkwürdigen Kreaturen hatten keine Ähnlichkeit mit dem heutigen Leben. Zu ihnen gehörten:

Matschige Fächer wie Yilingia
Röhren wie Alisaurus und Dickinsonia, die bis zu 1,4 Meter groß werden konnten

Vor dieser Zeit war das Leben meist einzellig und mikroskopisch klein. Die Wissenschaftler vermuten, dass ein schwaches Magnetfeld zu einem Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre geführt hat, wodurch sich frühes komplexes Leben entwickeln konnte.

Die Entdeckung des fast verschwundenen Magnetfelds

Die Stärke des Erdmagnetfelds schwankt im Laufe der Zeit, und winzige magnetische Partikel, die in Kristallen im Gestein eingeschlossen sind, geben Aufschluss über seine Stärke.

Der erste Beweis für ein dramatisch schwächeres Magnetfeld in dieser Zeit wurde 2019 in einer Studie an 565 Millionen Jahre alten Gesteinen in Quebec erbracht, die zeigte, dass das Feld zehnmal schwächer war als heute.

Eine neuere Studie lieferte weitere Beweise für den Rückgang des Feldes, wobei Informationen aus 591 Millionen Jahre altem brasilianischem Gestein darauf hindeuteten, dass das Feld 30 Mal schwächer war als heute.

Das Feld war zwar weniger leistungsfähig geworden, aber das war nicht immer so. Felsen aus Südafrika, die über 2 Milliarden Jahre alt sind, zeigen, dass das Magnetfeld der Erde damals genauso stark war wie heute.

Damals war das Erdinnere noch flüssig, während es heute fest ist, was die Art und Weise, wie sich das Magnetfeld entwickelt, verändert, erklärte Tarduno.

"Im Laufe der Jahrmilliarden wurde dieser Prozess immer weniger effizient", fügte er hinzu.

"Während des Ediacariums kollabiert er fast. Im richtigen Moment verfestigte sich der innere Kern und verstärkte das Magnetfeld."

Komplexes Leben und mehr Sauerstoff

Ein Foto zeigt den Abguss eines 560 Millionen Jahre alten Dickinsonia costata-Fossils, das in Südaustralien gefunden wurde. Mit einer Länge von mehr als einem Meter ist das Wesen das größte bekannte Tier aus dieser Zeit.

Als während des Ediacariums komplexes Leben auftauchte, stieg auch der Sauerstoffgehalt. Einige Lebewesen wie Schwämme und mikroskopisch kleine Tiere konnten bei niedrigem Sauerstoffgehalt überleben, aber größere, komplexere Lebewesen, die sich bewegen, benötigen mehr Sauerstoff.

"Ein Anstieg des Sauerstoffgehalts wird traditionell photosynthetischen Organismen wie Cyanobakterien zugeschrieben, die Sauerstoff produzieren und seinen Gehalt im Wasser allmählich erhöhen", so Shuhai Xiao, Professor für Geobiologie an der Virginia Tech und Mitautor der Studie.

Die neuen Forschungsergebnisse legen jedoch eine andere Idee nahe: Ein schwächeres Magnetfeld könnte den Sauerstoffgehalt ebenfalls erhöht haben. Die Magnetosphäre schützt die Erde vor dem Sonnenwind, der leichtere Gase wie Wasserstoff aus unserer Atmosphäre entfernen kann.

"Eine schwächere Magnetosphäre bedeutet einen höheren Verlust von Wasserstoff aus der Atmosphäre", sagte Xiao per E-Mail.

Tarduno glaubt, dass mehrere Prozesse gleichzeitig stattgefunden haben könnten. "Wir bestreiten nicht, dass einer oder mehrere dieser Prozesse gleichzeitig stattgefunden haben. Aber das schwache Feld könnte dazu beigetragen haben, die Evolution der Tiere über eine Schwelle zu bringen", sagte er.

Das Rätsel des inneren Kerns lösen

Die geologische Analyse enthüllte Geheimnisse über das innerste Zentrum der Erde.

Jimmy Chuhai, leitender Geochemiker an der Carnegie Institution for Science in Washington, D.C., und Biogeochemiker an der Stony Brook University, stimmte den Ergebnissen der Studie über die Schwäche des Magnetfelds zu, fand aber die Behauptung, dass es den atmosphärischen Sauerstoff und die biologische Evolution beeinflusst haben könnte, schwieriger zu bewerten. Er hat nicht an der Studie mitgewirkt.

"Es fällt mir schwer, die Gültigkeit dieser Behauptung zu beurteilen, weil wir nicht vollständig verstehen, wie planetarische Magnetfelder das Klima beeinflussen", fügte er hinzu.

Tarduno erklärte, sie hielten ihre Hypothese für solide, aber der Nachweis eines direkten Zusammenhangs könnte aufgrund unseres begrenzten Wissens über die Lebewesen, die zu dieser Zeit existierten, Generationen mühsamer Arbeit erfordern.

Vorhersagen über den Zeitpunkt, an dem sich der innere Erdkern verfestigt haben könnte, als Eisen im Herzen des Planeten zu kristallisieren begann, schwanken zwischen 500 Millionen und 2,5 Milliarden Jahren.

Jüngste Studien über die Stärke des Erdmagnetfeldes deuten darauf hin, dass sich der Kern vor 565 Millionen Jahren entwickelte, wodurch die magnetische Barriere des Planeten wieder an Stärke gewann.

"Die Ergebnisse scheinen die Hypothese zu bestätigen, dass sich der innere Kern um diese Zeit herum zu bilden begann und den Geodynamo (den Mechanismus, der das Magnetfeld erzeugt) von einem schwachen, instabilen Zustand in ein starkes, stabiles dipolares Feld umwandelte", so Driscoll.

Obwohl nicht klar ist, wie die Stärke des Magnetfelds nach der Ediacaran-Ära wiederhergestellt wurde, war die Entwicklung des inneren Kerns wahrscheinlich entscheidend, um die Austrocknung der wasserreichen Erde zu verhindern.

Während des Kambriums verschwanden jedoch die eigentümlichen Ediacaran-Kreaturen. An ihre Stelle trat ein sprunghafter Anstieg der Lebensvielfalt, bei dem die Zweige des evolutionären Stammbaums des Lebens rasch Gestalt annahmen.