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Magnetfelder können nicht entkommen — sie sind überall um uns herum. Für den Anfang ist die Erde selbst wie ein riesiger Magnet. Eine sich drehende Kugel aus flüssigem Eisen im Kern unseres Planeten erzeugt das riesige Magnetfeld, das unsere Kompassnadeln bewegt und die inneren Kompasse von Zugvögeln, Fledermäusen und anderen Tieren lenkt. Darüber hinaus haben immer fleißige Menschen künstliche Magnetfelder mit Stromleitungen, Transportsystemen, Elektrogeräten und medizinischen Geräten erzeugt.
Wir sind vielleicht nicht in der Lage, die Magnetfelder, die uns umgeben, zu sehen, zu hören, zu fühlen oder zu schmecken, aber einige fragen sich vielleicht, ob sie noch Auswirkungen auf unseren Körper und unser Gehirn haben können. Diese Frage wird relevanter und die Antworten verlockender, wenn die Stärke des betreffenden Magnetfeldes erhöht wird.
Tägliche Exposition
Ein Magnetfeld entsteht immer dann, wenn sich ein geladenes Teilchen wie ein Elektron oder Proton bewegt. Da die elektrischen Ströme, die durch Mixer, Haartrockner und Drähte in den Wänden unserer Häuser fließen, aus fließenden Elektronen bestehen, erzeugen sie alle Magnetfelder. Durch diese Quellen ist die durchschnittliche Person täglich Magnetfeldern ausgesetzt, die eine Stärke von 0, 1 Mikrotesla erreichen. Im Vergleich dazu ist das Erdmagnetfeld, dem wir immer ausgesetzt sind (solange wir auf der Planetenoberfläche bleiben), etwa 500-mal stärker. Das bedeutet, dass die Magnetkraft, die in Ihren Körper eindringt, wenn Sie sich in Ihrem Haus aufhalten oder einen Tag im Büro verbringen, ausgesprochen unbedeutend ist.
Von Zeit zu Zeit findet eine wissenschaftliche Studie einen Zusammenhang zwischen dem Leben in der Nähe von Hochspannungsleitungen und Krankheiten. Ein erhöhtes Risiko für Leukämie im Kindesalter ist die am häufigsten genannte potenzielle gesundheitliche Folge, aber ob das Risiko real ist oder nicht, war schwer zu bestimmen. Ein eklatantes Problem ist, dass Wissenschaftler noch nicht herausgefunden haben, durch welchen Mechanismus solche schwachen Magnetfelder — die für Häuser neben Stromleitungen immer noch im Mikrotesla—Bereich liegen – den menschlichen Körper beeinträchtigen könnten. Im Jahr 2010 kam die Internationale Kommission für den Schutz vor nichtionisierender Strahlung zu dem Schluss, dass die Beweise dafür, dass das Leben in der Nähe von Stromleitungen das Risiko des tödlichen Blutkrebses erhöht, „zu schwach sind, um die Grundlage für Expositionsrichtlinien zu bilden.“
Was ist die Schwelle?
Inzwischen hat ein Team von Wissenschaftlern des Utilities Threshold Initiative Consortium (UTIC) daran gearbeitet, die Schwelle herauszufinden, bei der der menschliche Körper eine physiologische Reaktion auf ein Magnetfeld zeigt. Laut Alexandre Legros, einem medizinischen Biophysiker am Lawson Health Research Institute und der Western University in London, Ontario, und einem UTIC-Wissenschaftler, liegt das kleinste Magnetfeld, von dem zuverlässig gezeigt wurde, dass es beim Menschen eine Reaktion auslöst, bei etwa 10.000 bis 20.000 Mikrotesla.
Aber entscheidend, um den Effekt zu erzeugen, kann das Feld nicht statisch sein wie das Erdmagnetfeld; vielmehr muss es die Richtung im Laufe der Zeit ändern. Wenn diese starken, richtungsverschiebenden Magnetfelder auf einen Menschen gerichtet werden, beginnen kleine elektrische Ströme durch den Körper zu pulsieren. Oberhalb dieser Schwelle können die Ströme überempfindliche Zellen in der Netzhaut stimulieren, die als abgestufte potentielle Neuronen bekannt sind, und die Illusion eines weißen Lichts erzeugen, das flackert, selbst wenn sich die betroffene Person in der Dunkelheit befindet.
Die 10.000-Mikrotesla-Schwelle liegt deutlich über der Stärke eines Magnetfeldes, das im Alltag auftritt. In welchen Situationen können Magnetophosphene auftreten?
Medizinische Magnete
„Es gibt nur einen Umstand, unter dem Sie Magnetophosphene wahrnehmen können“, sagt Legros: „Wenn Sie in einem MRT-Gerät sind und Ihren Kopf schnell bewegen.“
Ein MRT—Scanner ist im Wesentlichen ein großer Magnet, der ein starkes Magnetfeld von etwa 3 Tesla (oder 3 Millionen Mikrotesla) erzeugt – millionenfach größer als die Felder, denen wir normalerweise ausgesetzt sind. Da es sich jedoch um ein statisches Magnetfeld handelt, üben MRT-Scanner keine spürbare Wirkung auf den Körper aus. Das würde sich jedoch ändern, wenn der Patient im Inneren des Scanners seinen Kopf schnell hin und her bewegen würde.
„Wenn Sie sich schnell bewegen, wird ein zeitlich variierendes Feld induziert, sodass Sie dadurch Ströme in verschiedenen Strukturen Ihres Gehirns induzieren“, sagt Legros. Diese Ströme können zu Übelkeit, Gleichgewichtsstörungen, einem metallischen Geschmack im Mund oder in einigen Fällen zu Magnetophosphenen führen.
Auf Augenhöhe mit dem Magnetfeld einer MRT befindet sich dasjenige, das durch ein medizinisches Verfahren erzeugt wird, das als transkranielle Magnetstimulation (TMS) bekannt ist. Im Gegensatz zur MRT, die detaillierte Bilder des Körperinneren macht, besteht der Zweck der TMS darin, das Gehirn zu stimulieren. Diese Aufgabe erfordert einen elektrischen Strom, weshalb TMS eher auf einen magnetischen Impuls als auf ein statisches Magnetfeld angewiesen ist. Wenn dieser Impuls über eine elektromagnetische Spule an die Kopfhaut abgegeben wird, rüttelt der resultierende Strom einen bestimmten Teil des Gehirns mit dem Ziel, neurologische Erkrankungen wie Depressionen zu behandeln.
Außerweltliche Magnetfelder
Die mit MRT und TMS verbundenen Magnetfelder sind die stärksten, denen ein Mensch realistisch ausgesetzt sein könnte. Dennoch sind sie „urkomisch mickrig“ im Vergleich zu denen, die jenseits unseres Planeten gefunden wurden, sagt Paul Sutter, Astrophysiker an der Ohio State University und Chefwissenschaftler am COSI Science Center in Columbus, Ohio. Am äußersten liegt der treffend benannte Magnetar, Das ist eine seltene Art von Neutronenstern mit einem Magnetfeld, das tausend Billionen Mal stärker ist als das der Erde.
Wenn ein Mensch jemals in die Nähe eines Magnetars käme, würde er sich schnell in einer Notlage befinden. „Starke Magnetfelder können überraschende Dinge bewirken“, sagt Sutter. Auf atomarer Ebene würde das starke Magnetfeld alle positiven Ladungen in Ihrem Körper in eine Richtung und die negativen Ladungen in die andere Richtung bewegen, erklärt er; Kugelförmige Atome würden sich zu Ellipsen ausdehnen und bald würden sie dünnen Bleistiften ähneln.
Diese drastische Formänderung würde die Grundchemie stören und dazu führen, dass die normalen Kräfte und Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen im Körper zusammenbrechen. „Das erste, was Sie bemerken würden, ist Ihr gesamtes Nervensystem, das auf elektrischen Ladungen basiert, die sich durch Ihren Körper bewegen, wird aufhören zu arbeiten“, sagt Sutter. „Und dann löst man sich im Grunde auf.“
Sutter garantiert, dass unsere lokale Nachbarschaft — die er als Radius von einigen hundert Lichtjahren um die Erde definiert – vermessen und als magnetarfrei zertifiziert wurde. Keines dieser exotischen Objekte nähert sich uns, und keiner der massereichen Sterne in der Nähe wird sich wahrscheinlich in Magnetare verwandeln, wenn sie sterben. Der nächste Magnetar ist eine sichere Entfernung von Zehntausenden von Lichtjahren entfernt. Zumindest vorerst können wir uns also ausruhen und uns im mageren Magnetfeld unseres Planeten trösten.