Als Basis für die Studie dienten uralte Baumstämme in Neuseeland, die in einem Sumpf konserviert waren. Forschende der University of New South Wales analysierten den Anteil des radioaktiven Kohlenstoffisotops C-14, das in dem Holz enthalten war. Der Hintergrund: Wenn das Erdmagnetfeld schwach ist, trifft mehr kosmische Strahlung auf die Atmosphäre, wodurch die Produktion von C-14 zunimmt. Die Auswertung des Holzes ergab, dass die Stärke des Magnetfelds vor rund 41’500 Jahren auf sechs Prozent des heutigen Werts gesunken ist. Die Analyse wurde mit anderen Daten abgeglichen, beispielsweise aus Eisbohrkernen oder Bodenstratigraphien. Auf dieser Grundlage führte ZHAW-Forscher Julien Anet in Zusammenarbeit mit Forschenden der ETH Zürich Klimasimulationen mit einem Atmosphären-Ozean-Chemiemodell durch. Die Berechnungen zeigen, wie die Atmosphäre auf die Schwächung des Magnetfelds reagiert hat. «Kosmische Strahlung produziert nicht nur C-14, sondern ruft auch andere chemische Veränderungen in der Atmosphäre hervor», so Anet. «Aufgrund der stark ionisierenden Wirkung von kosmischer Strahlung wurde eine Kaskade von Reaktionen ausgelöst, welche schliesslich die Ozonschicht schwächten.» Den Berechnungen der Schweizer Forschenden zufolge nahm das Ozon in der Stratosphäre im Zuge der Abschwächung des Magnetfelds seinerzeit um ungefähr fünf Prozent ab. In der Folge veränderte sich die atmosphärische Zirkulation. Der Jetstream begann stärkere Wellen zu schlagen. In Nordamerika wurde es dadurch signifikant kälter und in Europa wärmer. Dies hat über eine längere Zeit die Lebensbedingungen auf der Erde lokal stark verändert. Laut den Forschenden ist es somit möglich, dass der Geomagnetismus ein wichtiger evolutionärer Faktor ist, der bisher nicht erkannt wurde.

Die Ergebnisse wurden am 18. Februar 2021 im Wissenschaftsmagazin «Science» veröffentlicht: https://science.sciencemag.org/content/371/6531/811