Im Erdkern kehrte sich eine Strömung um, die Ursache gibt Rätsel auf

Unter dem Pazifik hat sich eine Strömung im flüssigen äußeren Erdkern innerhalb weniger Jahre grundlegend verändert. Bis etwa 2010 bewegte sie sich schwach nach Westen, danach deutlich nach Osten. Inzwischen scheint sie wieder an Kraft zu verlieren. Was den Umschwung ausgelöst hat, wissen Forschende bislang nicht.

Direkt beobachten kann niemand, was fast 3000 km unter der Erdoberfläche geschieht. Doch die Bewegungen des flüssigen Metalls hinterlassen Spuren im Erdmagnetfeld. Aus Veränderungen dieses Feldes haben Forschende rekonstruiert, wie sich die Strömungen an der Oberseite des äußeren Erdkerns zwischen 1997 und 2025 entwickelt haben.

Das auffälligste Ergebnis liegt unter dem äquatorialen Pazifik: Dort zeigen die Modelle um das Jahr 2010 einen Wechsel von einer schwachen Westströmung zu einer deutlich stärkeren Bewegung nach Osten.

Dabei handelt es sich nicht um eine Umkehr des gesamten Erdkerns und auch nicht um einen bevorstehenden Wechsel der magnetischen Pole. Die Veränderung betrifft eine bestimmte Region des äußeren Kerns.

In 2900 km Tiefe beginnt der flüssige Erdkern

Unter dem Erdmantel beginnt in etwa 2900 km Tiefe der äußere Erdkern. Er ist rund 2200 km mächtig und besteht überwiegend aus flüssigem Eisen mit weiteren Bestandteilen.

Die Bewegung dieser elektrisch leitfähigen Schmelze erzeugt zusammen mit der Erdrotation den sogenannten Geodynamo und damit einen großen Teil des Erdmagnetfelds.

Wie dieser Dynamo grundsätzlich funktioniert, ist gut verstanden. Viele Details der Strömungen sind jedoch weiterhin offen. Einen tieferen Einblick in die Entstehung des Feldes bietet auch der ingenieur.de-Beitrag „Forscher beweisen: Erdmagnetfeld auch ohne festen Kern möglich“.

Für die aktuelle Studie ist vor allem eines wichtig: Die großen Strömungsmuster im äußeren Kern waren in den vergangenen Jahrzehnten keineswegs überall chaotisch.

Im Gegenteil. Die Forschenden um Frederik Dahl Madsen von der University of Edinburgh zerlegten die rekonstruierten Strömungen mit einer statistischen Methode in verschiedene Grundmuster. Das dominierende Muster – ein großer planetarer Wirbel mit einem starken Strömungsband in hohen Breiten – blieb über den untersuchten Zeitraum erstaunlich stabil.   Gerade deshalb fällt die Entwicklung unter dem Pazifik auf.

Um 2010 kippt die Strömung

Historisch dominiert an der Oberseite des Erdkerns in vielen Gebieten eine Bewegung nach Westen. Unter dem äquatorialen Pazifik ist die Situation anders.

Dort zeigen die Modelle zunächst nur eine schwache Westströmung. Um 2010 ändert sich das Bild: Die Bewegung dreht nach Osten und verstärkt sich in den folgenden Jahren. Die Forschenden sprechen deshalb von einer regionalen Strömungsumkehr.

Madsen formulierte die offene Frage in einer Mitteilung der Europäischen Weltraumorganisation ESA vom 21. Mai 2026 so: „Die großräumige Strömungsumkehr unter dem Pazifik wirft neue Fragen zum Verhalten des tiefen Erdinneren auf.“

Die Frage ist nun, ob die Entwicklung unter dem Pazifik eine einmalige Schwankung, Teil eines wiederkehrenden Rhythmus oder ein länger anhaltender neuer Zustand ist. Dafür gibt es bislang keine Antwort. Die Modelle deuten allerdings darauf hin, dass die ostwärts gerichtete Strömung seit etwa 2020 bereits wieder schwächer wird.

Satelliten verraten, was tief im Erdkern geschieht

Die Strömung selbst lässt sich nicht messen. Entscheidend ist vielmehr ihre Wirkung auf das Magnetfeld. Verändert sich die Bewegung des elektrisch leitfähigen Materials im äußeren Kern, verändert sich auch das Magnetfeld. Aus dessen zeitlicher Entwicklung können Forschende Modelle der Strömung an der Kernoberfläche ableiten.

Für ihre Analyse nutzten Madsen und sein Team Daten von magnetischen Bodenobservatorien sowie mehreren Satellitenmissionen. Dazu gehören Ørsted, CHAMP, CryoSat-2 und die drei Swarm-Satelliten der ESA.

Swarm umkreist die Erde seit 2013. Die Satelliten messen das Magnetfeld mit hoher Genauigkeit und helfen dabei, verschiedene Quellen voneinander zu trennen. Denn das gemessene Feld stammt nicht ausschließlich aus dem Erdkern. Auch Erdkruste, Ozeane, Ionosphäre und Magnetosphäre tragen dazu bei.

Erst mathematische Modelle ermöglichen es, aus diesem Gemisch den Anteil herauszuarbeiten, der wahrscheinlich aus dem Kern stammt. Die Strömungskarten sind daher keine direkten Aufnahmen aus 2900 km Tiefe, sondern Rekonstruktionen aus Magnetfelddaten.

Um 2010 verändert sich noch mehr

Interessant ist der Zeitpunkt der Strömungsumkehr. Denn um 2010 veränderten sich offenbar mehrere Prozesse im tiefen Erdinneren.

Die Forschenden verweisen unter anderem auf eine Schwankung der Tageslänge mit einem Zeitraum von ungefähr sechs Jahren. Dieses Signal wurde um 2010 gestört und tauchte einige Jahre später mit veränderter Phase wieder auf.

Gleichzeitig gibt es seismische Hinweise darauf, dass sich das Rotationsverhalten des festen inneren Erdkerns veränderte. Eine im Januar 2026 veröffentlichte Studie wertete Erdbebenserien von 1982 bis 2024 aus. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass der innere Kern in den 1980er-Jahren etwas schneller als der Mantel rotierte, sich die Differenz um 2000 stark verringerte und der innere Kern sich seit etwa 2010 möglicherweise langsamer als der Mantel bewegt. Mehr zu dieser Diskussion steht im ingenieur.de-Beitrag „Der innere Erdkern dreht um – welche Auswirkungen hat das?“.

Madsen und sein Team halten einen Zusammenhang mit der Pazifik-Strömung für möglich. Belegt ist er nicht. Dass zwei Veränderungen ungefähr zur selben Zeit auftreten, reicht nicht aus, um daraus eine Ursache-Wirkungs-Beziehung abzuleiten.

Auch das Magnetfeld zeigt abrupte Veränderungen

Zur gleichen Geschichte gehören sogenannte geomagnetische Jerks. Dabei verändert sich nicht das Magnetfeld schlagartig selbst, sondern seine zeitliche Entwicklung. Vereinfacht gesagt ändert sich die Geschwindigkeit, mit der sich bestimmte Feldkomponenten verändern.

Im untersuchten Zeitraum traten im Pazifik unter anderem 2017, 2020 und 2024 solche Ereignisse auf. Besonders das Jahr 2020 ist interessant. In den Strömungsmodellen erreicht die ostwärts gerichtete Bewegung ungefähr zu dieser Zeit ihre größte Stärke. Danach scheint sie wieder schwächer zu werden.

Die Studie stellt diese Beobachtungen nebeneinander, ohne daraus einen einfachen Mechanismus abzuleiten. Die Dynamik des äußeren Erdkerns ist dafür zu komplex.

Kommt der Anstoß vielleicht von oben?

Der innere Kern ist nicht die einzige mögliche Erklärung. Auch der Erdmantel kann beeinflussen, was im äußeren Kern geschieht. An der Grenze zwischen Kern und Mantel fließt Wärme nicht überall gleich stark ab. Solche räumlichen Unterschiede können Strömungen im flüssigen Kern verändern.

Aktuelle Forschung zeigt, wie ausgeprägt diese Unterschiede sein können. Eine im Juni 2026 in Nature Geoscience veröffentlichte Modellstudie kommt sogar zu dem Ergebnis, dass der Wärmefluss unter bestimmten großen Strukturen im tiefen Mantel lokal seine Richtung wechseln könnte. Dann würde Wärme vom Mantel in Richtung Kern gelangen.

Das könnte die Strömungsverhältnisse unmittelbar unter der Kern-Mantel-Grenze beeinflussen. Ob genau dieser Mechanismus die Umkehr unter dem Pazifik ausgelöst hat, ist allerdings völlig offen.

Die ungewöhnlichen Strukturen an dieser Grenze sind selbst Gegenstand intensiver Forschung. ingenieur.de hat sie im Beitrag „Was lauert am Erdkern? Mysteriöse Zonen werfen Theorien über Bord“ genauer vorgestellt.

Im Moment stehen damit mindestens zwei Erklärungen im Raum: Der Anstoß könnte aus tieferen Bereichen des Kerns gekommen sein. Ebenso denkbar ist, dass ungleichmäßiger Wärmefluss an der Kern-Mantel-Grenze die Strömung beeinflusst. Beweisen lässt sich bislang keine davon.

Bedeutet das eine bevorstehende Polumkehr?

Nein. Die Umkehr der Strömung unter dem Pazifik ist nicht mit einer Umkehr des Erdmagnetfelds gleichzusetzen.

Magnetische Nord- und Südpole haben im Lauf der Erdgeschichte zwar immer wieder ihre Plätze getauscht. Solche geomagnetischen Umkehrungen laufen jedoch über völlig andere Zeiträume und betreffen die Struktur des gesamten Magnetfelds.

Der aktuelle Befund beschreibt dagegen eine regionale Veränderung der Strömung im äußeren Kern. Wie komplex echte Polumkehrungen ablaufen können, zeigt der ingenieur.de-Beitrag „Das Magnetfeld lügt nicht, wir haben es nur falsch gelesen“.

Die nächsten Jahre könnten das Rätsel lösen

Für die Forschenden ist deshalb weniger entscheidend, dass sich die Strömung einmal umgedreht hat. Interessanter ist, was jetzt passiert.

Seit etwa 2020 nimmt die Stärke der Ostströmung in den Modellen wieder ab. Setzt sich dieser Trend fort, könnte das für eine Schwankung oder einen wiederkehrenden Zyklus sprechen. Bleibt die Strömung dagegen langfristig nach Osten gerichtet, wäre eher ein neuer Zustand entstanden. Die Swarm-Satelliten und ihre Nachfolger liefern dafür eine immer längere Messreihe.

Fast 3000 km unter unseren Füßen lässt sich nichts direkt beobachten. Doch jede Veränderung des Magnetfelds liefert ein neues Puzzleteil darüber, wie beweglich das Innere unseres Planeten tatsächlich ist.

Quellen

• Madsen et al. (2026): Principal component analysis of the 2010 reversal of core-surface flow beneath the Pacific Ocean, Journal of Studies of Earth’s Deep Interior
• ESA: Insights into Earth’s molten outer core from space, 21. Mai 2026
• Wu, Song & Yang (2026): Pattern of Inner-Core Differential Rotation From Long-Term Earthquake Sequences and USArray Network, Geophysical Research Letters
• Deschamps et al. (2026): Negative core–mantle boundary heat flux beneath low-shear-wave-velocity provinces, Nature Geoscience