Im Juni 1986 erlebten Planetenforscher einen Heureka-Moment. Denn sie waren zum ersten Mal einig, wie die Erde zu ihrem ungebührlich großen Mond gekommen ist. Diese Erklärung gilt bis heute als das wahrscheinlichste Szenario: Kurz nach der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren stieß ein marsgroßer Planet mit der Protoerde zusammen. Aus dem verdampften Gestein, das dabei ins All geschleudert wurde, bildete sich wenig später der Mond.

Karl erzählt in dieser Folge, wie es zu diesem Heureka-Moment kam – denn nur wenige Jahre zuvor war die Forschungswelt noch hochgradig zerstritten, was die Entstehung des Mondes anging. Mindestens eine Handvoll Hypothesen war im Rennen. Man diskutierte, ob der Mond sich von der Erde durch allzu große Fliehkraft abgespalten hatte oder ob er friedlich an der Seite der Erde aus dem Urnebel gewachsen war. Andere glaubten an ein eingefangenes Objekt aus der kosmischen Nachbarschaft – oder sogar an eine natürliche, nukleare Explosion tief im Erdinneren nahe dem Erdkern.

Schon in den 1940er Jahren war dem kanadischen Geologen Reginald Daly aufgefallen, dass die mittlere Dichte des Mondes recht genau der Dichte des Erdmantels entspricht. Aber erst die astronautischen Mondlandungen des Apollo-Programms und die Proben verschiedener Raumsonden brachten ab 1969 Gewissheit: Erdmantel und Mond müssen aus dem gleichen Urmaterial entstanden sein. Gleichzeitig besitzt der Mond nur einen winzigen Eisenkern. Alles zusammen wirkte wie ein Sieb für die diversen Modelle der Mondentstehung. Übrig blieb am Ende nur der große Einschlag.

Trotz der klaren Hinweise bleiben bis heute einige Fragen offen. Zum Beispiel ist weiter unklar, warum zwar der Fingerabdruck der Sauerstoff-Isotope in Erdmantel und Mond sehr gut übereinstimmen – immerhin das häufigste Element von Erde und Mond – aber einige Spurenstoffe teilweise radikal abweichen. Dazu gehört der Anteil von Eisen und anderen Metallen, aber auch von flüchtigen Stoffe wie Wasser oder Kohlendioxid. Herausfordernd für die heutige Forschung ist vor allem das Wachstum des Mondes direkt nach dem großen Einschlag, bei dem es ziemlich heiß hergegangen sein muss.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf Apple Podcasts oder Spotify zu finden.

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Quelle: ESA/Applications/Observing the Earth/FutureEO/Swarm, 13. Oktober 2025

Das Magnetfeld der Erde ist für das Leben auf unserem Planeten von entscheidender Bedeutung. Es handelt sich um eine komplexe und dynamische Kraft, die uns vor kosmischer Strahlung und geladenen Teilchen der Sonne schützt.
Es wird größtenteils von einem globalen Ozean aus geschmolzenem, wirbelndem flüssigem Eisen erzeugt, der den äußeren Kern etwa 3000 km unter unseren Füßen bildet. Wie ein sich drehender Leiter in einem Fahrraddynamo erzeugt es elektrische Ströme, die wiederum unser sich ständig veränderndes elektromagnetisches Feld erzeugen – in Wirklichkeit sind die Prozesse, die das Feld erzeugen, jedoch weitaus komplexer.
Swarm, eine Earth Explorer-Mission, die im Rahmen des Earth Observation FutureEO-Programms der ESA entwickelt wurde, besteht aus einer Konstellation von drei identischen Satelliten, die die magnetischen Signale, die vom Erdkern, Mantel, der Kruste und den Ozeanen sowie von der Ionosphäre und Magnetosphäre ausgehen, präzise messen.
Dank dieser außergewöhnlichen Mission gewinnen Wissenschaftler mehr Einblicke in die verschiedenen Quellen des Magnetismus, um besser zu verstehen, wie und warum das Magnetfeld an einigen Stellen schwächer und an anderen stärker wird.

Heute ist die Südatlantik-Anomalie für die Sicherheit im Weltraum von besonderem Interesse, da Satelliten, die diese Region überqueren, einer höheren Strahlenbelastung ausgesetzt sind. Dies kann zu Fehlfunktionen oder Schäden an kritischer Hardware und sogar zu Ausfällen führen.
Die neuesten Ergebnisse der Swarm-Mission, die diesen Monat in Physics of the Earth and Planetary Interiors veröffentlicht wurden, zeigen, dass sich die Südatlantik-Anomalie zwischen 2014 und 2025 zwar stetig ausgedehnt hat, aber ein Gebiet im Atlantik südwestlich von Afrika seit 2020 eine noch schnellere Abschwächung des Erdmagnetfeldes erlebt hat.
„Die Südatlantik-Anomalie ist nicht nur ein einziger Block“, sagt der Hauptautor Chris Finlay, Professor für Geomagnetismus an der Technischen Universität Dänemark. „Sie verändert sich in Richtung Afrika anders als in der Nähe von Südamerika. In dieser Region geschieht etwas Besonderes, das zu einer stärkeren Abschwächung des Feldes führt.“
Dieses Verhalten hängt mit seltsamen Mustern im Magnetfeld an der Grenze zwischen dem flüssigen äußeren Kern der Erde und ihrem felsigen Mantel zusammen, die als Reverse-Flux-Patches bekannt sind.
Prof. Finlay erklärt: „Normalerweise würden wir erwarten, dass die Magnetfeldlinien aus dem Kern der südlichen Hemisphäre austreten. Unterhalb der südatlantischen Anomalie sehen wir jedoch unerwartete Bereiche, in denen das Magnetfeld nicht aus dem Kern austritt, sondern zurück in den Kern fließt. Dank der Swarm-Daten können wir sehen, wie sich einer dieser Bereiche westwärts über Afrika bewegt, was zur Abschwächung der südatlantischen Anomalie in dieser Region beiträgt.“

Die rekordverdächtigen 11 Jahre von Swarm

Das neueste Modell des vom Erdkern erzeugten Magnetfelds markiert einen neuen Meilenstein für die Swarm-Satelliten der ESA, die nun die längste kontinuierliche Aufzeichnung von Magnetfeldmessungen aus dem Weltraum liefern.

Die Satelliten wurden am 22. November 2013 als vierte Earth Explorer-Mission gestartet, eine Pioniermission, die einen wichtigen Bestandteil des zukunftsweisenden FutureEO-Programms der ESA bildet.
Diese Missionen, die als Demonstratoren innovativer Erdbeobachtungstechnologien konzipiert wurden, haben ihre ursprüngliche Lebensdauer längst überschritten, sind zu einem integralen Bestandteil langfristiger Aufzeichnungen geworden, haben Daten für kritische operative Dienste geliefert und den Weg für zukünftige Satellitengenerationen geebnet.
Die Swarm-Daten bilden die Grundlage für globale Magnetmodelle, die für die Navigation verwendet werden, überwachen Weltraumwettergefahren und ermöglichen beispiellose Einblicke in unser Erdsystem, vom Kern bis zu den äußeren Bereichen der Erdatmosphäre.

Das Magnetfeld der Erde verstärkt sich über Sibirien

Die neuesten Ergebnisse von Swarm unterstreichen die Dynamik des Erdmagnetismus. So gibt es beispielsweise auf der Südhalbkugel einen Punkt, an dem das Magnetfeld besonders stark ist, und auf der Nordhalbkugel gibt es zwei solche Punkte – einen in der Nähe von Kanada und einen in der Nähe von Sibirien.
„Wenn man das Magnetfeld der Erde verstehen will, muss man bedenken, dass es sich nicht um einen einfachen Dipol wie einen Stabmagneten handelt. Nur mit Satelliten wie Swarm können wir diese Struktur vollständig kartografieren und ihre Veränderungen beobachten“, so Prof. Finlay.
Seit Swarm jedoch in der Umlaufbahn ist, hat sich das Magnetfeld über Sibirien verstärkt, während es sich über Kanada abgeschwächt hat. Die Region mit dem starken Feld in Kanada ist um 0,65 % der Erdoberfläche geschrumpft, was fast der Größe Indiens entspricht, während die Region in Sibirien um 0,42 % der Erdoberfläche gewachsen ist, was mit der Größe Grönlands vergleichbar ist.

Diese Verschiebung, die durch komplexe Prozesse im turbulenten Erdkern verursacht wird, steht im Zusammenhang mit der Verlagerung des nördlichen Magnetpols in Richtung Sibirien in den letzten Jahren. Diese Verschiebung ist wichtig für die Navigation, die durch das Zusammenspiel dieser beiden Bereiche mit starkem Magnetfeld beeinflusst wird.
Anja Stromme, Swarm-Missionsmanagerin der ESA, sagte: „Es ist wirklich wunderbar, dank der erweiterten Zeitreihe von Swarm ein Gesamtbild unserer dynamischen Erde zu sehen. Die Satelliten sind alle in gutem Zustand und liefern hervorragende Daten, sodass wir diese Aufzeichnungen hoffentlich über das Jahr 2030 hinaus verlängern können, wenn das Sonnenminimum noch mehr beispiellose Einblicke in unseren Planeten ermöglichen wird.“

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Geologinnen und Geologen schauen sich gerne Steine an, und das nicht nur, wenn sie glitzern und funkeln. Denn Steine verraten etwas über das Erdinnere, in dem viele von ihnen entstanden sind. Die geologische Sammelwut im Namen der Forschung hat aber ihre Grenze: Die meisten Steine, die wir finden, stammen aus der Erdkruste, der vergleichsweise dünnen äußersten Schicht des Planeten. Nur sehr selten sind Gesteine aus tieferen Schichten. Wer bis in den Kern blicken möchte, muss dagegen lernen, die Signale der Erdbebenwellen zu verstehen.

In dieser Episode erzählt Karl Urban die Geschichte eines Menschen, dem es erstmalig gelang, bis hinab in den inneren Kern der Erde zu blicken. Es ist die Geschichte der dänischen Mathematikerin, Geodätin und Seismologin Inge Lehmann. Fast gleich alt wie die Physiker Albert Einstein oder Niels Bohr, forschte sie in und trotz einer wissenschaftlichen Welt, in der Frauen keine Rolle spielen durften.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Planet Erde

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Quelle: Universität Heidelberg.

Hochpräzise Edelgasanalysen deuten darauf hin, dass im Erdkern vor über 4,5 Milliarden Jahren Sonnenwindpartikel unserer Ursonne eingeschlossen wurden. Von dort sind sie über viele Millionen Jahre hinweg in den darüber liegenden Gesteinsmantel gelangt. Zu dieser Schlussfolgerung kommen Forscher des Instituts für Geowissenschaften der Universität Heidelberg. Sie haben einen Eisenmeteoriten untersucht, in dem sie solare Edelgase nachweisen konnten. In der Forschung werden solche Meteorite aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung häufig als natürliche Modellobjekte für den ebenfalls metallischen Kern der Erde herangezogen.

Die seltene Klasse der Eisenmeteoriten machen lediglich fünf Prozent aller bekannten Meteoritenfunde auf der Erde aus. Dabei handelt es sich zumeist um Fragmente aus dem Inneren von größeren Asteroiden, die in den ersten ein bis zwei Millionen Jahren unseres Sonnensystems metallische Kerne bildeten. Der jetzt im Klaus-Tschira-Labor für Kosmochemie des Instituts für Geowissenschaften untersuchte Eisenmeteorit „Washington County“ – benannt nach seinem Fundort in Colorado (USA) – wurde bereits vor knapp 100 Jahren gefunden. Er gleicht einer sechs Zentimeter dicken, diskusartigen Metallscheibe und wiegt rund 5,7 Kilogramm, wie Prof. Dr. Mario Trieloff, Leiter der Forschungsgruppe für Geo- und Kosmochemie, erläutert.

Den Forschern ist nun erstmals der eindeutige Nachweis einer solaren Komponente in Eisenmeteoriten gelungen: Mithilfe eines Edelgasmassenspektrometers konnten sie ermitteln, dass die Proben von „Washington County“ Edelgase enthalten, deren Isotopenverhältnisse von Helium und Neon typisch für den Sonnenwind sind. Nach Angaben von Dr. Manfred Vogt, Mitglied in der Forschungsgruppe von Mario Trieloff, „müssen die Messungen außerordentlich genau und präzise sein, um solare Signaturen von den dominanten kosmogenen Edelgasen und von atmosphärischer Kontamination unterscheiden zu können“. Die Forscher gehen davon aus, dass Sonnenwindpartikel im frühen Sonnensystem in das Ausgangsmaterial des Mutterasteroiden von „Washington County“ gelangten. Die mit den Partikeln aufgenommenen Edelgase sind möglicherweise bei Aufschmelzprozessen im Inneren des Asteroiden in das Metall übergegangen, das sich daraufhin in seinem Kern sammelte.

Die Ergebnisse ihrer Messungen ermöglichen den Heidelberger Forschern den Analogieschluss, dass der Kern des Planeten Erde ebenfalls eine solare Edelgaskomponente besitzen könnte. Unterstützt wird diese Annahme durch eine weitere wissenschaftliche Beobachtung: Die Forschungsgruppe von Prof. Trieloff misst bereits seit langem solare Edelgasisotope von Helium und Neon im magmatischen Gestein ozeanischer Inseln wie Hawaii oder Réunion. Diese Magmatite steigen als sogenannte Mantelplumes – eine besondere Form des Vulkanismus – aus dem tausende Kilometer tiefen Erdmantel auf und besitzen einen besonders hohen Anteil solarer Gase. Damit unterscheiden sie sich fundamental vom seichten Erdmantel, wie er an submarinen Gebirgsrücken inmitten der Ozeane auftritt. „Es war uns immer ein Rätsel, wie solche unterschiedlichen Gas-Signaturen in einem sich langsam aber stetig umwälzenden und durchmischenden Erdmantel überhaupt Bestand haben können“, erläutert der Heidelberger Wissenschaftler.

Nun scheint sich die Annahme zu bestätigen, dass Mantelplumes ihre solaren Edelgase aus dem Kern der Erde erhalten, es sich also um Sonnenwindpartikel aus dem Erdkern handelt. „Gerade einmal ein bis zwei Prozent eines Metalls mit ähnlicher Zusammensetzung wie das des Meteoriten ,Washington County‘ würden im Erdkern ausreichen, um zu erklären, wie es zu den unterschiedlichen Gas-Signaturen im Erdmantel kommt“, erläutert Dr. Vogt. Der Erdkern spielt also möglicherweise eine bisher vernachlässigte aktive Rolle bei der geochemischen Entwicklung des Erdmantels.

Die Klaus Tschira Stiftung hat die Forschungsarbeiten gefördert. Die Ergebnisse der hochauflösenden und aufwendigen Edelgasmessungen, an denen auch ein Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz beteiligt war, wurden in der Zeitschrift „Communications Earth and Environment“ veröffentlicht.

Originalpublikation
M. Vogt, M. Trieloff, U. Ott, J. Hopp, W.H. Schwarz (2021): Solar noble gases in an iron meteorite indicate terrestrial mantle signatures derive from Earth’s core (published online 14 May 2021). Communications Earth and Environment
DOI: 10.1038/s43247-021-00162-2

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• Planetenentstehung

Der Beitrag Sonnenwind aus dem Zentrum der Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Nature.

Das Erdinnere ist, grob betrachtet, aus drei Schalen aufgebaut. Während uns Teile der Kruste über Aufschlüsse und Bohrungen zugänglich sind, müssen für den Mantel überwiegend indirekte Methoden ausreichen. Nur selten verirren sich Fragmente von Mantelgestein als Xenolithe – Fremdgesteinseinschlüsse – an die Oberfläche. Über den Erdkern wissen wir heute nach wie vor am wenigsten. Seismische S-Wellen können feste Körper, jedoch keine Flüssigkeiten durchdringen. Dadurch wissen wir, dass der äußere Erdkern flüssig ist, anders als die steifen äußeren Schalen Mantel und Kruste, die den größten Teil des Erdvolumens ausmachen. Der innere Teil des Erdkerns ist fest – auch das wissen wir durch seismische Wellen.

Eine der wichtigsten Informationsquellen über sich liefert der Erdkern glücklicherweise selbst: Beständig rotiert der feste innere Kern im flüssigen äußeren und erzeugt wie ein Dynamo ein starkes Magnetfeld, das den blauen Planeten von den benachbarten Gesteinsplaneten unterscheidet. Das Erdmagnetfeld ist über erdgeschichtliche Zeiträume enormen Schwankungen unterworfen, im Mittel kehren sich magnetischer Nord- und Südpol alle 250.000 Jahre um und schreiben diese Information in das globale Gesteinsarchiv.

Die Erforschung des Erdkerns mit Hilfe aktueller kurzräumiger Schwankungen des Erdmagnetfelds war jedoch bisher eher schwierig. So beschränkten sich Geophysiker auf die Aufstellung von numerischen Modellen, ohne viel Informationen aus Messdaten zu erwarten. Der tiefere Erdmantel galt als elektrisch leitfähig und damit auch dazu fähig, Informationen aus dem tieferen Kern zu verschleiern, wenn es um schnelle Veränderungen geht. Es wurden also Modelle gerechnet.

Die neuen Ergebnisse veröffentlichten Nils Olsen vom Danish National Space Center und Mioara Mandea vom Geoforschungszentrum Potsdam in der neusten Ausgabe des Journals Nature. Sie verwendeten Messdaten des Kleinsatelliten CHAMP, der seit dem Jahr 2000 unter anderem das Erdmagnetfeld untersucht. So konnten die Forscher auf Datenmaterial aus acht Jahren zurückgreifen. Alte Vermutungen, der elektrisch leitfähige Erdmantel würde die Signale aus dem Kern verschleiern, konnten sie mit dieser umfangreichen Datenbasis widerlegen.
Olsen und Mandea konnten zeigen, dass Fluktuationen im Erdkern deutlich schneller passieren, als bisher angenommen – nämlich innerhalb weniger Monate. Sie schlagen vor, ihre Messdaten zu verwenden, zukünftige Modelle des Erdkerns zu justieren, um dessen Wesen besser zu verstehen.

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