Jeomanyetik ters

Tarihçe

Manyetik dönüşümlerin zamanlamasının ilk tahmini, Motonori Matuyama tarafından 1920'lerde yapılmıştır; Ters çevrili kayaçların hepsinin Pleistosen yaşlı ya da daha eski olduğunu gözlemledi. O zamanlar, Dünya'nın kutupsallığı tam olarak anlaşılamamıştır ve tersine çevrilme ihtimali az ilgi uyandırmıştır.
Yirmi yıl sonra, Dünya'nın manyetik alanı daha iyi anlaşıldığında, teori gelişti ve Dünya'nın uzak geçmişte tersine döndüğünü düşünüldü. 1950'lerin sonundaki paleo manyetik araştırmaların çoğu kutup dolaşımı ve kıta kayması incelemesini içermektedir. Bazı kayaların soğuması sırasında manyetik alanlarını tersine çevrildiğinin keşfedilmesine rağmen, manyetize volkanik kayaçların çoğu, kayaların soğuması sırasında Dünya'nın manyetik alanının izlerini koruduğu görülmüştür. Kayaçlar için kesin yaş elde etmek için güvenilir yöntemlerin bulunmaması nedeniyle, dönüşümlerin yaklaşık her milyon yılda gerçekleştiği düşünülmüştür.
Dönüşümlerin anlaşılmasında bir sonraki önemli gelişme, radyometrik tarihleme teknikleri 1950'lerde geliştirildiğinde ortaya çıktı. Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırmaları Kurumu'ndan Allan Cox ve Richard Doell, geri dönüşümlerin düzenli aralıklarla gerçekleşip gerçekleşmediğini bilmek istedi ve jeokronolog Brent Dalrymple'i gruba katılmaya davet etti. 1959'da ilk manyetik kutupsal zaman ölçeğini ürettiler. Veriler toplandıkça Avustralya Ulusal Üniversitesi'ndeki Don Tarling ve Ian McDougall ile rekabette bu ölçeği düzeltmeye devam ettiler. Neil Opdyke liderliğindeki Lamont-Doherty Jeolojik Gözlemevi'ndeki bir grup, aynı döngü deseninin derin deniz çekirdeğindeki sedimanlarda kaydedildiğini ortaya koydu.
1950 ve 1960'lı yıllarda, Dünya'nın manyetik alanındaki değişiklikler hakkında bilgi araştırma gemileri vasıtasıyla büyük oranda toplandı. Ancak, okyanus yolculuklarının karmaşık yolları, seyrüsefer verilerini manyetometre okumaları ile ilişkilendirmeyi zorlaştırdı. Ancak veriler harita üzerinde çizildiğinde, okyanus katlarında son derece düzenli ve kesintisiz manyetik şeritler ortaya çıktı.
1963'te Frederick Vine ve Drummond Matthews, Harry Hess'in deniz tabanı yayılma teorisini bilinen geri dönüş zaman ölçeği ile birleştirerek basit bir açıklama yaptı: yeni deniz tabanı şu andaki alanın yönünde manyetize edildi. Böylece, orta sırttan yayılmış deniz tabanı sırtın paralel çift manyetik çizgiler üretecektir. Kanadalı L. W. Morley bağımsız olarak Ocak 1963'te benzer bir açıklama önerdi ancak çalışmaları, Nature ve Journal of Geophysical Research isimli bilimsel dergiler tarafından reddedildi. İlk kez 1967'de, Saturday Review adlı dergide yayınlanabildi.Morley-Vine-Matthews hipotezi, kıtasal kaymanın deniz tabanı yayma teorisinin ilk önemli bilimsel testiydi.
Lamont-Doherty Jeolojik Gözlemevi bilim adamları, 1966'dan başlayarak Pasifik-Antarktik Sırt boyunca manyetik profillerin simetrik olduğunu ve kuzey Atlantik'teki Reykjanes sırtlarındaki desende eşleştiğini bulmuşlardır. Okyanus kabuğunun çoğunun ne zaman geliştiğine dair tahminlere izin veren, dünyanın okyanuslarının çoğunda aynı manyetik anormallikler bulunmuştur.

Gemiş Alanları Gözlemleme

Geçmiş alan ters kayıtları, konsolide sedimanter birikintilerin "donmuş" ferromanyetik (ya da daha doğrusu ferrimanyetik) mineraller ya da karadaki soğutulmuş volkanik akışlar içinde kaydedilir.
Jeomanyetik geri dönüşümlerin geçmiş kaydı, okyanus tabanındaki manyetik şerit "anomalileri" gözlemleyerek fark edildi. Lawrence W. Morley, Frederick John Vine ve Drummond Hoyle Matthews, kısa sürede plaka tektoniği teorisinin geliştirilmesine yol açan Morley-Vine-Matthews hipotezinde deniz tabanıyla bağlantı kurarak bağlantı kurdular. Deniz tabanının yayılması nispeten sabit olan oranı, geçmiş manyetik alan polaritesinin, deniz zemininde bir manyetometrenin çekilmesinden elde edilen verilerden çıkartılabileceği "çizgili" tabaka ile sonuçlanır.
Mevcut olmayan deniz tabanının (veya deniz tabanının kıta plakalarına bindirilmesi) yaklaşık 180 milyon yıldan (Ma) eski olmadığı için, eski geri dönüşümleri tespit etmek için diğer yöntemler gereklidir. Çoğu tortul kayaçlar, az miktarda demir zengin mineral içermektedir. Bu minerallerin oryantasyonu oluştukları zaman ortam manyetik alanından etkilenmiştir. Bu kayalar daha sonra kimyasal, fiziksel veya biyolojik değişikliklerle silinmezse alanın kaydını saklayabilirler.
Manyetik alan küresel olduğu için, farklı bölgelerdeki yaşı ilişkilendirmek için farklı bölgelerdeki benzer manyetik varyasyon modelleri kullanılabilir. Geçtiğimiz dört dekadda, deniz tabanı yaşları (yaklaşık ~ 250Ma'ya kadar) hakkında çok sayıda paleo-manyetik veri toplanmış ve jeolojik kesitlerin yaşlarının tahmin edilmesinde yararlıdır. Bağımsız bir randevu yöntemi değil, sayısal yaş türetmek için radyoizotopik sistemler gibi "mutlak" yaş tecrübesine dayanıyor. Endeks fosillerinin nadiren mevcut olduğu metamorfik ve magmatik jeologlar için özellikle yararlı olmuştur

Jeomanyetik polarite zaman ölçeği

Deniz tabanındaki manyetik anomalilerin analizi ve arazide ters dönüşlerin çıkarılması yoluyla paleomanyetizanlar bir Jeomanyetik Polarite Zaman Ölçeği (GPMT) geliştirmektedir. Geçerli zaman ölçeği son 83 milyon yılda 184 kutup aralığı içermektedir.

Frekansı zamanla değiştirme

Dünyanın manyetik alanındaki(Ma) geri dönüş hızı, zaman içinde çok çeşitli değişti. 72 milyon yıl önce, saha bir milyon yılda 5 kez tersine döndü. 54 Ma merkezli 4 milyon yıllık bir dönemde 10 kez tersine döndü; Yaklaşık 42 Ma'da, 3 ters yönde 17 gerileme gerçekleşti. 24 Ma'yı temel alan 3 milyon yıllık bir dönemde 13  kez tersine dönüldü. 12 milyon yıllık dönemde, 15 milyon yıl öncesine dayanarak 51'den az geri dönüş gerçekleşti. Bu iki değişiklik, 50.000 yıllık bir süre boyunca gerçekleşti. Sık sık yapılan geri dönüşümlerin bu dönemleri birkaç "süperkron" ile dengelenmiştir.

Biyosfer üzerindeki etkileri

İlk jeomanyetik polarite zaman ölçekleri üretildikten kısa bir süre sonra, bilim insanları tersinin yok oluşlarla bağlantılı olabileceği olasılığını araştırmaya başladı. Çoğu bu tür öneriler, Dünya'nın manyetik alanının ters çevirmeler sırasında çok daha zayıf olacağı varsayımına dayanır. Muhtemelen bu ilk hipotez, Van Allen kuşağıVan Allen radyasyon kuşağında sıkışan yüksek enerjili parçacıkların kurtulabildiği ve Dünya'ya bombardıman ettiği idi. Ayrıntılı hesaplamalar, eğer Dünyanın dipol alanı tamamen kaybolduysa (dört kutuplu ve daha yüksek bileşenleri bırakarak) atmosferin çoğunun yüksek enerjili parçacıkların erişebileceği ancak kendilerine engel oluşturacağı ve kozmik ışın çarpışmalarının sekonder radyasyon (Berilyum-10 veya Klor-36) üreteceğini doğruladı. 41.000 yıl önceki kısa bir tam tersi sırasında Grönland buzul çekirdeğinde berilyum-10'un tepe noktasını gösteren bir 2012 Alman araştırmasında berilyum-10'un artışı kaydedildi ve bu da manyetik alan şiddetinin, tersine dönme esnasında normalin% 5'i kadar düşmesine yol açtı.
Mc Cormac ve Evans'ın bir başka hipotezi, Dünya alanının geri dönüşüm esnasında tamamen kaybolacağını varsaymaktadır.. 
Mars atmosferinin güneş rüzgârıyla aşınmış olabileceğini iddia ediyorlar çünkü onu korumak için manyetik alan yoktu. İyonların 100 km'nin üzerindeki Dünya atmosferinden uzaklaşacağını öngörüyorlar. Bununla birlikte, paleointensity ölçümlerinden elde edilen veriler, manyetik alanın kaybolmamasıdır. Son 800.000 yıldaki paleointensity verilerine dayanarak, manyetopozun Brunhes-Matuyama geri dönüşü sırasında yaklaşık 3 Dünya yarıçapında olduğu tahmin edilmektedir. Manyetik alan kaybolsa bile, güneş rüzgarı, yüzeyin enerjik parçacıklardan korunması için Dünya iyonosferinde yeterli bir manyetik alanı indükleyebilir.
Revaleleri kitlesel yok oluşlara bağlayan varsayımlar da geliştirildi. Bu tür argümanlardan çoğu, tersine dönme oranındaki belirgin bir periyodikliğe dayanıyordu; Daha dikkatli analizler, geri dönüşüm kaydının periyodik olmadığını göstermektedir. Bununla birlikte, süperkronların uçlarının, yaygın volkanizmaya yol açan şiddetli konveksiyona neden olması ve daha sonraki havadaki külün yok oluşlara neden olabileceği düşünülmektedir.