Pembalikan geomagnetik

Pembalikan geomagnetik adalah perubahan pada medan magnet planet sehingga kedudukan kutub magnet utara dan selatan terbalik, sementara geografi utara dan geografi selatan tetap sama. Medan magnetik Bumi telah saling bergantian antara tempoh "kekutuban" normal , di mana arah utama medan adalah sama dengan arah sekarang, dan kekutuban terbalik, di mana ia disebaliknya. Tempoh ini dipanggil chron.

Jangkauan Masa chron terbahagi secara rawak dengan kebanyakannya berada di antara 0.1 dan 1 juta tahun dengan kadar purata 450,000 tahun. Kebanyakan pembalikan dianggarkan mengambil antara 1,000 dan 10,000 tahun. Yang terbaru, pembalikan Brunhes-Matuyama, berlaku 780,000 tahun yang lalu, dan mungkin terjadi dengan cepat, dalam tempoh jangka hayat manusia.

Satu pembalikan lengkap singkat, yang dikenali sebagai peristiwa Laschamp, berlaku hanya 41,000 tahun yang lalu semasa tempoh glasier terakhir. Pembalikan itu hanya berlaku sekitar 440 tahun dengan perubahan polariti sebenar yang berkekalan sekitar 250 tahun. Semasa perubahan ini, kekuatan medan magnet melemah hingga 5% kekuatannya sekarang. Gangguan singkat yang tidak menyebabkan pembalikan dipanggil lawatan geomagnetik.

Sejarah
Pada awal abad ke-20, ahli geologi pertama kali menyedari bahawa beberapa batu gunung berapi mengutub bertentangan dengan arah medan Bumi setempat. Anggaran pertama masa pembalikan magnetik dibuat oleh Motonori Matuyama pada tahun 1920an; dia melihat bahawa batu-batu dengan medan kutub yang terbalik kesemuanya adalah zaman Pleistosen awal atau lebih tua. Pada masa itu, kekutuban bumi kurang difahami, dan kemungkinan pembalikan geomagnetik tidak membangkitkan minat.

Tiga dekad berikutnya, apabila medan magnet bumi difahami dengan lebih baik, teori-teori itu telah menunjukkan bahawa medan magnet bumi mungkin telah dibalikkan pada masa lampau. Penyelidikan paleomagnet yang paling pada akhir 1950-an termasuk pemeriksaan pengembaraan kutub dan hanyutan benua. Walaupun diketahui bahawa beberapa batu akan membalikkan medan magnetnya ketika menyejuk, ia menjadi jelas bahawa batu-batu vulkanik yang paling magnetik mengekalkan jejak medan magnet bumi pada saat batu-batu telah disejukkan. Dengan ketiadaan kaedah yang boleh dipercayai untuk mendapatkan usia mutlak untuk batuan, ia dianggap bahawa pembalikan berlaku kira-kira setiap juta tahun.

Kemajuan utama seterusnya dalam memahami pembalikan tiba apabila teknik untuk pentarikhan radiometri telah dibangunkan pada tahun 1950-an. Allan Cox dan Richard Doell, di Suruhanjaya Geologi Amerika Syarikat, ingin mengetahui sama ada pembalikan berlaku pada selang masa yang tetap, dan menjemput ahli geokronologi Brent Dalrymple untuk menyertai kumpulan mereka. Mereka menghasilkan skala waktu polariti magnet pertama pada tahun 1959. Ketika mereka mengumpulkan data, mereka terus memperbaiki skala ini dalam persaingan dengan Don Tarling dan Ian McDougall di Universiti Kebangsaan Australia ("Australian National University"). Kumpulan yang diketuai oleh Neil Opdyke di Balai Cerap Geologi Lamont-Doherty menunjukkan bahawa corak balikan yang sama dicatatkan dalam mendakan dari teras lautan dalam.

Semasa tahun 1950-an dan 1960-an maklumat tentang perbezaan dalam medan magnet Bumi telah dikumpulkan sebahagian besarnya melalui kapal penyelidikan. Tetapi laluan kompleks pelayaran lautan menjadikan kaitan data navigasi dengan bacaan magnetometer sukar. Hanya apabila data telah diplotkan pada peta, ia menjadi jelas bahawa jalur magnetik yang tetap dan berterusan muncul di dasar lautan.

Pada tahun 1963, Frederick Vine dan Drummond Matthews telah memberikan penjelasan ringkas dengan menggabungkan teori penyebaran dasar laut Harry Hess dengan skala masa yang telah dikenalpasti: lantai laut baru dijadikan bermagnet pada arah kutub medan magnet ketika itu. Dengan itu, lantai laut yang tersebar dari pusat rabung akan menghasilkan jalur magnetik yang selari dengan rabung. LW Morley dari Kanada secara bebas mengemukakan penjelasan serupa pada bulan Januari 1963, tetapi karyanya ditolak oleh jurnal ilmiah Nature and Journal of Geophysical Research , dan kekal tidak diterbitkan sehingga tahun 1967, ketika diterbitkan dalam majalah sastera Review Saturday.. Hipotesis Morley-Vine-Matthews adalah ujian saintifik utama pertama teori penyebaran dasar laut hanyutan benua.

Bermula pada tahun 1966, pakar saintis Balai Cerap Geologi Lamont-Doherty mendapati bahawa profil magnetik di seluruh Jurang Pasifik-Antartika adalah simetri dan sepadan dengan corak di rabung Reykjanes di utara Atlantik. Anomali magnetik yang sama terdapat di kebanyakan lautan di dunia, yang membenarkan anggaran bagi bila kebanyakan keruping dasar lautan telah berkembang.

Mengamati medan magnetik masa lalu

Pembalikan kekutuban masa lalu boleh dan telah direkodkan dalam mineral "feren" ferromagnetik (atau, lebih tepat, ferrimagnetik ) deposit mendakan yang mengeras atau aliran gunung berapi yang disejukkan di atas tanah.

Rekod terakhir mengenai pembalikan geomagnetik mula-mula disedari dengan memerhatikan jalur magnetik "tidak normal" di dasar laut. Lawrence W. Morley, Frederick John Vine dan Drummond Hoyle Matthews membuat hubungkait antara pengembangan dasar laut dalam hipotesis Morley-Vine-Matthews  yang kemudiannya mendorong pada perkembangan teori plat tektonik. Kadar bandingan tetap di mana dasar laut tersebar menghasilkan "jalur" substrat dari mana kekutuban medan magnet masa lalu dapat disimpulkan dari data yang dikumpulkan dari menunda magnetometer di sepanjang dasar laut.

Oleh kerana tiada dasar laut yang tidak mendak (atau lapisan dasar laut ditusuk ke plat kontinental ) adalah berusia melebihi 180 juta tahun (Ma), kaedah lain diperlukan untuk mengesan pembalikan yang lebih tua. Kebanyakan batu mendakan menggabungkan sejumlah kecil galian yang kaya zat besi, yang orientasinya dipengaruhi oleh medan magnet ambien pada masa ketika ia terbentuk. Batu-batu ini boleh memelihara rekod medan kekutuban sekiranya ia belum lagi dipadamkan oleh perubahan kimia, fizikal atau biologi .

Oleh kerana medan magnet adalah global, pola variasi magnet yang sama di tapak yang berlainan boleh digunakan untuk menghubungkan umur di lokasi yang berbeza. Dalam empat dekad yang lalu, banyak data paleomagnetik mengenai usia laut (sehingga ~ 250 Ma ) telah dikumpulkan dan berguna dalam menganggarkan usia bahagian geologi. Ia bukanlah kaedah pentarihan yang bebas, ia bergantung kepada kaedah pentarihan "mutlak" seperti sistem radioisotop untuk memperoleh bilangan usia. Ia telah menjadi sangat berguna bagi ahli geologi metamorf dan geologi di mana fosil indeks jarang didapati.

Skala masa polariti geomagnetik 
Melalui analisis luar biasa magnetik lautan dan pentarihan urutan pembalikan di daratan, paleomagnetisis telah membangunkan Skala Masa Polariti Geomagnetik (GPTS). Skala masa semasa mengandungi 184 selang balikan kutub dalam 83 juta tahun terakhir.

Mengubah frekuensi dari masa ke masa 
Kadar pembalikan bagi medan magnetik Bumi telah berubah secara meluas sepanjang masa. 72 juta tahun yang lalu (Ma), medan kekutuban ini dibalikkan 5 kali dalam sejuta tahun. Dalam tempoh 4 juta tahun yang berpusat pada 54 Ma , terdapat 10 pembalikan kekutuban; pada sekitar 42 Ma , 17 pembalikan kekutuban berlaku dalam rentang 3 juta tahun. Dalam tempoh 3 tahun juta tahun yang berpusat pada 24 Ma, 13 pembalikan kekutuban berlaku. Tidak kurang daripada 51 pembalikan kekutuban berlaku dalam tempoh 12 juta tahun, yang berpusat pada 15 juta tahun yang lalu. Dua pembalikan kekutuban ini berlaku dalam tempoh 50,000 tahun. Zaman pembalikan yang kerap ini telah diimbangi oleh beberapa "superchron" - tempoh yang panjang apabila tiada pembalikan berlaku.

Rujukan

Bacaan lanjut

 Behrendt, J.C., Finn, C., Morse, L., Blankenship, D.D. "One hundred negative magnetic anomalies over the West Antarctic Ice Sheet (WAIS), in particular Mt. Resnik, a subaerially erupted volcanic peak, indicate eruption through at least one field reversal" University of Colorado, U.S. Geological Survey, University of Texas. (U.S. Geological Survey and The National Academies); USGS OF-2007-1047, Extended Abstract 030.  2007.
 Okada, M., Niitsuma, N., "Detailed paleomagnetic records during the Brunhes-Matuyama geomagnetic reversal, and a direct determination of depth lag for magnetization in marine sediments" Physics of the Earth and Planetary Interiors, Volume 56, Issue 1-2, p. 133-150. 1989.

Pautan luar

 How geomagnetic reversals are related to intensity
 "Look down, look up, look out!", The Economist, May 10 2007
 "Ships' logs give clues to Earth's magnetic decline", New Scientist, May 11 2006
 Simple explanation of geomagnetic reversal, physics.org, accessed Nov 2 2012