נדידה גאומגנטית

נדידה גאומגנטית (באנגלית: geomagnetic excursion), כמו היפוך גאומגנטי, היא שינוי משמעותי בשדה המגנטי של כדור הארץ. בניגוד להיפוכים, נדידה אינה כיוון מחדש קבוע של השדה בקנה מידה גדול, אלא בדרך כלל שינוי גאולוגי קצר מועד בעוצמת השדה, עם וריאציה בכיוון הקוטב של עד 45° מהמיקום הקודם. אירועי נדידה נמשכים בדרך כלל אלפים עד עשרות אלפי שנים, ולעיתים קרובות כוללים ירידות בחוזק השדה עד 20% מהרגיל. בניגוד להיפוכים מלאים, נדידה בדרך כלל אינה מתועדת ברחבי העולם כולו, באופן חלקי כתוצאה מכך שנדידות לא נרשמו היטב בתיעוד המשקעים, אבל כנראה גם כי נדידות לא פרושות בדרך כלל בכל השדה הגאומגנטי העולמי. עם זאת, ישנם חריגים. פרט לתקופות האחרונות של העבר הגאולוגי, לא ידוע היטב באיזו תדירות מתרחשות נדידות גאומגנטיות. שלא כמו היפוכים גאומגנטיים, שמתגלים בקלות על ידי השינוי בכיוון השדה, ניתן להחמיץ בקלות נדידות קצרות טווח ברישומי עוצמת השדה הגאומגנטי בעבר ארוך, שמתועד בקירוב. הידע הנוכחי מצביע על כך שהם נפוצים בערך פי עשרה מהיפוכים, עם עד 12 נדידות מתועדות בתקופת ההיפוך הנוכחית – היפוך ברונהס-מטויאמה (Brunhes–Matuyama). כמו כן, מוכרות נדידות גאומגנטיות בכרונים של מטויאמה (Matuyama) גאוס (Gauss) וגילברט (Gilbert), ומוצעות נדידות עבור כרונים אלה בהתבסס על ניתוח ליבות הקידוח העמוקות מימת באיקל והשוואתן עם הליבה האוקיאנית (ODP) ותיעוד הלס הסיני. הדעות המדעיות חלוקות בשאלה מה גורם לנדידות גאומגנטיות. ההשערה השלטת היא חוסר יציבות אינהרנטית של תהליכי הדינמו שיוצרים את השדה המגנטי. אחרים משערים שנדידות מתרחשות כאשר השדה המגנטי מתהפך רק בתוך הליבה החיצונית הנוזלית, והיפוכים מוחלטים יתרחשו כאשר הליבה החיצונית והפנימית מושפעות שתיהן. ההשערה הפופולרית ביותר היא שנדידות הן היבט אינהרנטי של תהליכי הדינמו השומרים על השדה המגנטי של כדור הארץ. בסימולציות ממוחשבות, ניתן לראות כי קווי שדה מגנטי יכולים לפעמים להפוך למסובכים ולא מאורגנים, באמצעות התנועות הכאוטיות של מתכת נוזלית בליבת כדור הארץ. במקרים כאלה, חוסר ארגון ספונטני זה יכול לגרום להפחתה בשדה המגנטי כפי שהוא נתפס על פני כדור הארץ. תרחיש זה נתמך על ידי חוסר ארגון שנוצר באופן ספונטני בשדה המגנטי הסולארי (המחזורים הסולאריים נמשכים 22 או 11 שנה). עם זאת, התהליך המקביל בשמש מוביל תמיד להיפוך של השדה המגנטי הסולארי: מעולם לא נצפה שהוא מתייצב ללא שינוי בקנה מידה מלא בכיוון שלו. דייוויד גבינס (Gubbins) משער שנדידות מתרחשות כאשר השדה המגנטי מתהפך רק בתוך הליבה החיצונית הנוזלית והיפוכים מתרחשים כאשר גם הליבה הפנימית מושפעת. השערה זו משתלבת עם תצפיות על אירועים בתוך כרון ההיפוכים הנוכחי שבו נדרשות 3,000–7,000 שנים כדי להשלים מחזור, בעוד נדידות נמשכות בדרך כלל 500–3,000 שנים. עם זאת, טווח זמן זה אינו מדויק עבור כל האירועים, והצורך בהפרדה בין היפוך ונדידה היה נתון במחלוקת, שכן השינויים יכולים להיווצר באופן ספונטני במודלים מתמטיים. דעת המיעוט של חוקרים, בהם ריצ'רד א' מולר (Muller), היא שנדידות גאומגנטיות אינן תהליכים ספונטניים אלא הן מופעלות על ידי אירועים חיצוניים המשבשים את הזרימה בליבת כדור הארץ. תהליכים כאלה עשויים לכלול נדידתם של לוחות יבשתיים הנישאים אל תוך המעטפת על ידי פעולת טקטוניקת הלוחות באזורי ההפחתה, התחלת תימרות מעטפת חדשות מגבול הליבה-מעטפת, ואולי כוחות גזירה ותזוזות של ליבת המעטפת הנובעים מאירועי התנגשות. תומכי תיאוריה זו גורסים שכל אחד מהאירועים הללו מוביל לשיבוש בקנה מידה גדול של הדינמו, ולמעשה מכבה את השדה הגאומגנטי לפרק זמן הדרוש לו כדי להתאושש.[דרוש מקור] ריצ'רד א' מולר ודונלד א' מוריס משערים שהיפוך גאומגנטי קורה עקב אירוע התנגדות גדול ובעקבות שינויי אקלים מהירים. ההתנגשות עוררה עידן קרח קטן, ושינוי בחלוקת המים מחדש לקטבים משנה את קצב הסיבוב של הקרום והמעטפת. אם השינוי בגובה פני הים גדול מספיק (>10 מטרים) ומהיר (במשך מאות שנים), גזירת המהירות בליבה הנוזלית משבשת את תאי ההסעה (Convection cell) המניעים את הדינמו של כדור הארץ. אחת הנדידות הראשונות שנחקרו הייתה אירוע לשמפ, שתוארך למועד שלפני כ-40,000 שנה. ההשערה היא שנדידות רבות משפיעות על השדה המגנטי רק על פני חלק מכדור הארץ, אך אירוע לשמפ כלל כמה מאות שנים שבהן הקטבים המגנטיים התהפכו לחלוטין. גילויים מאוחרים הראו שהשדה ההפוך היה רק 5% מעוצמתו ה"רגילה". מכיוון שאירוע לשמפ נראה גם באתרים ברחבי כדור הארץ, הוא מוצע כאחת הדוגמאות הבודדות לנדידה עולמית. בתרחיש "דינמו לא מאורגן", עוצמת השדה המגנטי הפנימי של כדור הארץ לא משתנה באופן משמעותי בתוך הליבה עצמה, אך האנרגיה שלו מועברת מתצורת הדיפול הרגילה לתצורות רב-קוטביות מסדר גבוה יותר. השדה החיצוני למולטי-קוטב מתפורר מהר יותר עם המרחק מהמקור – במקרה זה ליבת כדור הארץ. השדה המגנטי שבא לידי ביטוי במקרה זה על פני כדור הארץ יהיה הרבה פחות אינטנסיבי, אפילו ללא שינויים משמעותיים בעוצמת השדה שלו בעומק הליבה. עקב היחלשות השדה המגנטי, במיוחד בתקופת המעבר, כמויות גדולות יותר של קרינה יכלו להגיע לכדור הארץ ולהגביר ייצור בריליום 10 ורמות פחמן-14. עם זאת, סביר להניח ששום דבר רציני לא יתרחש, שכן המין האנושי בהחלט חי לפחות באירוע אחד כזה: הומו ארקטוס ואולי הומו היידלברגנסיס חיו במהלך היפוך ברונהס-מאטויאמה ללא השפעות רעות ידועות, והנדידות הן קצרות יותר ואינן מביאות לשינויים קבועים בשדה המגנטי. הסכנה העיקרית לחברה המודרנית עשויה להיות דומה לאלו הקשורות לסערות גאומגנטיות, שבהן לוויינים וספקי כוח עלולים להיפגע, אם כי גם ניווט באמצעות מצפן יושפע. צורות חיים מסוימות שכנראה מנווטות על בסיס שדות מגנטיים עשויות להיתקל בקשיים, אך המינים הללו שרדו נדידות בעבר. נדידות אינן תמיד גלובליות, ולכן ייתכן שתהיינה נדידות שבהן תהיה השפעה במקומות מסוימים ופחות באחרים. פרק הזמן המעורב יכול להיות קטן – מאה שנה, או עד 10,000 שנים. ישנן עדויות לכך שנדידות גאומגנטיות קשורות לפרקים של התקררות אקלימית מהירה לטווח קצר בעידני קרח. ניתוח עדכני של תדר ההיפוך הגאומגנטי, שיא איזוטופי החמצן וקצב הנעת הלוחות הטקטוניים, שהם אינדיקטורים לשינויים בשטף החום בגבול מעטפת הליבה, האקלים ופעילות טקטוניקת הלוחות, מראה שכל השינויים הללו מצביעים על מקצבים דומים של מיליוני שנה בעידן הקנוזואיקון ועל מחזוריות שכיחה של 13 מיליון שנה בערך, במהלך רוב הזמן. Valet, Jean-Pierre; Valladas, Hélène (2010). "The Laschamp-Mono lake geomagnetic events and the extinction of Neanderthal: A causal link or a coincidence?". Quaternary Science Reviews. 29 (27–28): 3887–3893. Bibcode:2010QSRv...29.3887V. doi:10.1016/j.quascirev.2010.09.010. Laj, C.; Channell, J.E.T. (2007-09-27). "5.10 Geomagnetic Excursions" (PDF). In Schubert, Gerald (ed.). Treatise on Geophysics. Vol. 5 Geomagnetism (1st ed.). Elsevier Science. pp. 373–416. ISBN 978-0-444-51928-3. נבדק ב-2021-02-18 – via elsevier.com. Gubbins, David (1999). "The distinction between geomagnetic excursions and reversals". Geophysical Journal International. 137: F1–F4. Bibcode:1999GeoJI.137....1C. doi:10.1046/j.1365-246X.1999.00810.x. Kravchinsky, V.A. (2017). "Magnetostratigraphy of the Lake Baikal sediments: A unique record of 8.4 Ma of continuous sedimentation in the continental environment". Global and Planetary Change. 152: 209–226. Bibcode:2017GPC...152..209K. doi:10.1016/j.gloplacha.2017.04.002. Muller, Richard A.; Morris, Donald E. (בנובמבר 1986). "Geomagnetic Reversals from Impacts on the Earth". Geophysical Research Letters. 13 (1): 1177–1180. Bibcode:1986GeoRL..13.1177M. doi:10.1029/gl013i011p01177. {{cite journal}}: (עזרה) Helmholtz Association of German Research Centres (16 באוקטובר 2012). "An extremely brief reversal of the geomagnetic field, climate variability and a super volcano". נבדק ב-2 בנובמבר 2014. {{cite web}}: (עזרה) Rampino, Michael R. (1979). "Possible relationships between changes in global ice volume, geomagnetic excursions, and the eccentricity of the Earth's orbit". Geology. 7 (12): 584–587. Bibcode:1979Geo.....7..584R. doi:10.1130/0091-7613(1979)7<584:PRBCIG>2.0.CO;2. Chen, J.; Kravchinsky, V.A.; Liu, X. (2015). "The 13 million year Cenozoic pulse of the Earth". Earth and Planetary Science Letters. 431: 256–263. Bibcode:2015E&PSL.431..256C. doi:10.1016/j.epsl.2015.09.033.