Das globale Magnetfeld der Erde wird in ihrem metallischen Kern erzeugt, der sich fast 3.000 Kilometer unter der Oberfläche des Planeten befindet. Das Feld existiert auf der Erde seit mindestens 3,5 Milliarden Jahren und gibt Aufschluss darüber, wie sich andere Planeten, Sterne und Himmelskörper gebildet haben könnten.
Während die Wissenschaftler ihr Verständnis der Funktionsweise dieses Feldes im Rahmen ihrer laufenden Erforschung der Planetengeschichte verfeinern, verwenden sie zur Erklärung dieses Prozesses unter anderem die Dynamotheorie – die Idee, dass ein großer Dynamo oder Magnetfeldgenerator im äußeren Erdkern existiert, wo sich flüssiges Eisen beim Abkühlen des Planeten ständig bewegt. Diese ständige Bewegung erzeugt elektrische Ströme, wenn sich Elektronen durch die Flüssigkeit bewegen. Durch diesen Prozess wird die Energie der sich bewegenden Flüssigkeit in ein Magnetfeld umgewandelt, das über Milliarden von Jahren aufrechterhalten werden kann.
Das Wissen, dass planetarische Körper wie die Erde, der Mond, der Mars und sogar Asteroiden ein Magnetfeld haben oder hatten, ist für das Verständnis ihrer Geschichte und ihres inneren Aufbaus von entscheidender Bedeutung. Denn das Vorhandensein eines Magnetfeldes im Inneren eines Körpers zeigt, dass er wahrscheinlich auch einen metallischen Kern gebildet hat, der dieses Feld erzeugt hat, so Benjamin Weiss, außerordentlicher Professor am Fachbereich für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften. Ein solches Feld ist eine der wenigen Möglichkeiten, einen metallischen Kern, der so tief unter der Oberfläche eines Körpers begraben ist, aus der Ferne zu erkennen.
Wenn ein Fragment oder Gestein eines planetarischen Körpers magnetisiert ist, deutet dies darauf hin, dass der Körper eine groß angelegte Schmelze erlebte, bei der schwereres Material ins Innere sank, um einen metallischen Kern zu bilden, und leichteres Material an die Oberfläche schwamm, um eine felsige Kruste zu bilden. Dieser Prozess verleiht einem Planeten seine Geschichte. „Andernfalls wäre er nur ein Haufen Weltraumstaub“, so Weiss.
Die Feststellung, ob ein Planet in der Vergangenheit ein Magnetfeld erzeugt hat, ist nicht nur wichtig, um auf das Vorhandensein eines Kerns zu schließen, sondern kann auch wichtig sein, um etwas über den Ursprung des Planetenkörpers und sogar über die Geschichte des Klimawandels für diesen Körper zu erfahren.
Obwohl der Mars heute kein durch einen Kerndynamo erzeugtes Magnetfeld besitzt, haben Weiss und seine Kollegen Magnetisierungen in Marsgestein festgestellt, die darauf hinweisen, dass der Mars vor Milliarden von Jahren ein starkes globales Feld besaß. Es scheint, dass das Verschwinden dieses frühen Dynamos ungefähr mit dem Verlust der frühen dicken Marsatmosphäre und dem Übergang von einem frühen warmen, feuchten Klima zu den heutigen kalten und unwirtlichen Bedingungen des Planeten zusammenfiel.
Das Verständnis der Wissenschaftler für die Dynamotheorie wurde jedoch durch die jüngsten Entdeckungen magnetisierter Gesteine auf dem Mond und alter Meteoriten sowie eines aktiven Dynamofeldes auf dem Merkur erschwert – Orte, von denen man annahm, dass sie sich vielleicht zu schnell abgekühlt haben oder zu klein sind, um ein sich selbst erhaltendes Magnetfeld zu erzeugen. Man ging davon aus, dass kleinere Körper keine Dynamos haben können, weil sie sich schneller abkühlen und daher eher metallische Kerne haben, die nicht lange in flüssiger Form bleiben.
Im Jahr 2008 entdeckte eine vom MIT geleitete Gruppe, der auch Weiss angehörte, magnetische Spuren in Bruchstücken von kleinen, felsigen Objekten, den so genannten Planetesimalen, von denen man annimmt, dass sie vor 4,5 Milliarden Jahren zusammenstießen, um die felsigen Planeten zu bilden. Bisher war man davon ausgegangen, dass Planetesimale zu klein sind, um Kerndynamos zu bilden. Laut Weiss deutet die Entdeckung darauf hin, dass für die Aufrechterhaltung eines Magnetfeldes wie auf der Erde möglicherweise kein großer, kühlender Kern erforderlich ist, der ständig Flüssigkeit bewegt und Strömungen erzeugt, sondern dass es auch irgendwie von den Kernen kleinerer Körper wie Planetesimale – von denen einige nur 160 Kilometer breit sind – erzeugt werden könnte.
Wissenschaftler werden bald die Möglichkeit haben, die Beziehung zwischen der Größe eines Körpers und seiner Fähigkeit, einen Dynamo zu haben, zu erforschen, dank der NASA-Raumsonde Dawn, die im September 2007 gestartet wurde, um Ceres und Vesta zu untersuchen, die beiden größten Asteroiden im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Dawn soll 2011 in eine Umlaufbahn um Vesta einschwenken, und eines der Hauptziele der Mission ist es, zu untersuchen, ob Vesta, der einen mittleren Durchmesser von 530 Kilometern hat, einen Kern hat. Eine Gruppe von magnetisierten Meteoriten, die als HED-Meteoriten bekannt sind, stammen vermutlich von Vesta und könnten ein Beweis für einen frühen Kerndynamo auf dem Asteroiden sein.