Dr. Frank Stefani erkundet Phänomene, die zum Beispiel bei der Erzeugung des Erdmagnetfeldes und der Entstehung von Sternen und Schwarzen Löchern eine wichtige Rolle spielen. Der Europäische Forschungsrat unterstützt seine Untersuchungen nun mit 2,5 Millionen Euro. Foto: HZDR / R. Weisflog
Europas Forschungsrat bewilligt 2,5 Millionen Euro für Experimente mit künstlichem Erdkern in Dresden
Dresden-Rossendorf, 10. April 2018. Ein Forscherteam um Dr. Frank Stefani will mit einem neuen und weltweit einzigartigen Forschungsgerät im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) nachweisen, wie das Magnetfeld der Erde entstanden ist, das uns alle vor der tödlichen Strahlung aus dem All schützt: Der „DRESDYN“ ist ein um zwei Achsen rotierbarer Zylinder, gefüllt mit flüssigem Metall, der die Taumelbewegung der Erde auf ihrem Weg um die Sonne nachstellen kann. Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) schätzt Stefanis Konzept als so interessant und wichtig ein, dass er dem Dresdner Forscher nun ein Stipendium – einen sogenannten „ERC Advanced Grant“ über 2,5 Millionen Euro zugebilligt hat.
Das Schema zeigt den Aufbau des Dresdyn: Der Silberfarbende Zylinder enthlt flüssiges Natrium, das in zwei Achsen rotiert werden kann. Abb.: Frank Stefani, HZDR
Flüssiges Natrium wälzt sich im Dresdyn
Mit dem Geld will Stefani sein Team verstärken. Die Experimente selbst kann er aber erst 2019 beginnen, wenn der DRESDYN betriebsbereit ist. Diese neue Anlage gilt als konstruktiv sehr herausfordernd, da enorme kinetische Energien und Trägheitskräfte in mehreren Achsen auf den Flüssigmetall-Behälter wirken. Unter anderem deshalb wird der DRESDYN mit aufwendiger Sicherheitstechnik abgeschirmt. Für die Konstruktion hatten die HZDR-Forscher eng mit der Dresdner Stahl- und Theaterbau-Firma SBS kooperiert.
Die Zentrale Experimentierhalle mit der Schutzhülle der Dresdyn-Anlage. Abb.: Frank Stefani, HZDR
23-Grad-Neigung der Erde könnte entscheidend für Entstehung des Lebens sein
Ist der DRESDYN einmal in Betrieb, soll er Antworten auf zahlreiche geo- und astrophysikalische Schlüsselfragen liefern. Eine dieser Fragen ist, wie einst der Erddynamo ansprang – lange vor den ersten Menschen. Eine Theorie besagt, dass das schützende Erdmagnet entstand, weil ein fester Eisenkern im Erdinnern erstarrte und seitdem von flüssigem Eisen umspült wird. Dadurch werden wie in einem Generator Ströme induziert, die wiederum Magnetfelder erzeugen. Es könnte aber auch sein, dass die Neigung der Erdachse um 23 Grad viel entscheidender dafür war, dass Leben auf unserem Planeten überhaupt entstehen könnte: Durch diese Neigung taumelt die Erde durchs All. Und womöglich hat erst diese Taumelbewegung die ausschlaggebenden Turbulenzen im flüssigen Eisen um den Erdkern erzeugt, die wiederum für ein starkes Schutzfeld sorgten.
Das planetare Magnetfeld, dessen Wirkung auch in den Polarlichtern zu sehen ist, schützt das Leben auf der Erde vor der tödlichen kosmischen Strahlung. Abb.. ESA, A. Kumar & E. Bondoux
Forscher wollen auch Entstehung der Sterne nachstellen
Die neue Dresdner Großforschungsanlage soll aber auch die Frage beantworten, warum vor Milliarden von Jahren aus gleichmäßig rotierenden Gas-Staub-Scheiben im All plötzlich zu „klumpen“ begannen und schließlich zu hellglühenden Sternen wurden. „Eigentlich müsste aufgrund der Drehimpulserhaltung die Materie stabil um das Zentrum der Gasscheiben kreisen“, erklärte Stefani. „Sie dürfte dort nicht hineinfallen. Das ist aber die wesentliche Voraussetzung für die Entstehung von Sternen.“ verantwortlich sind womöglich sogenannte „Magneto-Rotations-Instabilitäten“ (MRI) bei denen Magnetfelder die Rotation der elektrisch leitfähigen Scheiben so destabilisieren, dass Gas und Staub nach innen wandern. Dort kollabiert demnach schließlich die Materie unter der eigenen Schwerkraft so dramatisch, dass eine Kernfusion startet.
Autor: Heiko Weckbrodt
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