Normalerweise würden wir Jetstreams mit dem Wetter in Verbindung bringen, aber dank der Magnetfeldmission der ESA haben Wissenschaftler einen Jetstream tief unter der Erdoberfläche entdeckt – und er beschleunigt sich.
Das 2013 gestartete Trio von Swarm-Satelliten misst und entwirrt die verschiedenen Magnetfelder, die von Erdkern, Mantel, Kruste, Ozeanen, Ionosphäre und Magnetosphäre stammen.
Zusammen bilden diese Signale das Magnetfeld, das uns vor kosmischer Strahlung und geladenen Teilchen schützt, die in Sonnenwinden zur Erde strömen.
Die Messung des Magnetfelds ist eine der wenigen Möglichkeiten, wie wir tief in unseren Planeten blicken können. Wie Chris Finlay von der Technischen Universität Dänemark feststellte: „Wir wissen mehr über die Sonne als über den Erdkern, weil die Sonne nicht durch 3000 km Gestein vor uns verborgen ist.“
Das Feld existiert aufgrund eines Ozeans aus überhitztem, wirbelndem flüssigem Eisen, das den äußeren Kern bildet. Wie ein sich drehender Leiter in einem Fahrraddynamo erzeugt dieses Dreheisen elektrische Ströme, die wiederum unser sich ständig änderndes Magnetfeld erzeugen.
Die Verfolgung von Änderungen im Magnetfeld kann den Forschern daher Aufschluss darüber geben, wie sich das Eisen im Kern bewegt.
Die genauen Messungen durch die einzigartige Konstellation von Swarm-Satelliten ermöglichen es, die verschiedenen Quellen des Magnetismus zu trennen, wodurch der Beitrag des Kerns viel klarer wird.
Ein heute in Nature Geoscience veröffentlichtes Papier beschreibt, wie die Messungen von Swarm zur Entdeckung eines Jetstreams im Kern geführt haben.
Phil Livermore von der Universität Leeds im Vereinigten Königreich und Hauptautor des Papiers sagte: „Dank der Mission haben wir neue Einblicke in die Dynamik des Erdkerns gewonnen, und es ist das erste Mal, dass dieser Jetstream gesehen wird, und nicht nur das – wir verstehen auch, warum es da ist.“
Ein Merkmal ist ein Muster von „Flussflecken“ in der nördlichen Hemisphäre, hauptsächlich unter Alaska und Sibirien.
„Diese Flussflecken in hohen Breiten sind wie helle Flecken im Magnetfeld und machen es einfach, Änderungen im Feld zu erkennen“, erklärte Dr. Livermore.
Swarm enthüllt, dass diese Veränderungen tatsächlich ein Jetstream sind, der sich mit mehr als 40 km pro Jahr bewegt – dreimal schneller als die typischen Geschwindigkeiten des äußeren Kerns und hunderttausendmal schneller als die tektonischen Platten der Erde.
„Wir können es als Beschleunigung in einem Band aus Kernflüssigkeit erklären, das den Pol umkreist, wie der Jetstream in der Atmosphäre“, sagte Dr. Livermore.
Was also verursacht den Jetstream und warum beschleunigt er so schnell?
Der Strahl fließt entlang einer Grenze zwischen zwei verschiedenen Regionen im Kern. Wenn sich Material im flüssigen Kern von beiden Seiten auf diese Grenze zubewegt, wird die konvergierende Flüssigkeit seitlich herausgedrückt und bildet den Strahl.
Natürlich braucht man eine Kraft, um die Flüssigkeit zur Grenze zu bewegen“, sagt Prof. Rainer Hollerbach, ebenfalls von der University of Leeds.
„Dies könnte durch Auftrieb oder wahrscheinlicher durch Änderungen des Magnetfelds im Kern verursacht werden.“
Was als nächstes passiert, das Swarm-Team beobachtet und wartet.
Rune Floberghagen, Swarm-Missionsmanager der ESA, fügte hinzu: „Weitere Überraschungen sind wahrscheinlich. Das Magnetfeld ändert sich ständig, und dies könnte sogar dazu führen, dass der Jetstream die Richtung ändert.
„Diese Funktion ist eine der ersten Entdeckungen in der Tiefe der Erde, die von Swarm ermöglicht wurden. Mit der jetzt möglichen beispiellosen Auflösung ist es eine sehr aufregende Zeit – wir wissen einfach nicht, was wir als nächstes über unseren Planeten entdecken werden.“
