การสลับขั้วแม่เหล็กโลก
ประวัติ

ในช่วงต้นของศตวรรษที่ 20 บรรดานักธรณีวิทยาได้เริ่มสังเกตเห็นว่าหินภูเขาไฟบางแห่งมีสภาพเป็นแม่เหล็กในทิศทางที่ตรงกันข้ามจากที่คาดหวัง การตรวจสอบครั้งแรกเกี่ยวกับช่วงเวลาของการสลับขั้วแม่เหล็กนั้นดำเนินการโดยโมโตโนริ มัตสึยามะในช่วงทศวรรษที่ 1920 ซึ่งเป็นผู้สังเกตเห็นว่ามีหินในญี่ปุ่นที่มีสนามแม่เหล็กที่สลับขั้วและทั้งหมดมีอายุอยู่ในช่วงต้นของสมัยไพลสโตรซีนหรือแก่กว่า ในช่วงนั้นเขาได้ตีพิมพ์ข้อเสนอของเขาว่าสนามแม่เหล็กมีการสลับขั้ว แต่เรื่องราวเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กนั้นยังเป็นที่เข้าใจกันน้อยจึงมีผู้ให้ความสนใจกันน้อยถึงโอกาสที่สนามแม่เหล็กจะเกิดการสลับขั้ว
สามทศวรรษต่อมา ได้มีทฤษฎีกล่าวถึงสาเหตุของสนามแม่เหล็กและบางส่วนก็รวมถึงโอกาสของการสลับขั้วด้วย การวิจัยสนามแม่เหล็กโลกโบราณทั้งหมดในช่วงปลายทศวรรษที่ 1950 นั้นเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กและเกี่ยวกับทวีปจร แม้ว่าจะได้รับการค้นพบว่าหินบางชนิดมีการสลับขั้วในสนามแม่เหล็กขณะที่กำลังเย็นตัวลง ทำให้ดูเหมือนว่าหินอัคนีที่ถูกทำให้มีสภาพเป็นแม่เหล็กทั้งหมดมีร่องรอยของสนามแม่เหล็กโลก ณ ช่วงเวลาที่มันเย็นตัวลง แรก ๆ นั้นดูเหมือนว่าการสลับขั้วจะเกิดขึ้นทุก ๆ 1 ล้านปีแต่ในช่วงทศวรรษที่ 1960 เป็นที่รู้กันว่าช่วงเวลาของการสลับขั้วนั้นไม่แน่นอน
เรือวิจัยในช่วงทศวรรษที่ 1950 – 1960 ได้มีการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับความแปรผันในสนามแม่เหล็กโลกไว้ เพราะว่าเส้นทางการเดินเรือนั้นซับซ้อนประกอบกับข้อมูลด้านการนำร่องกับการอ่านค่าจากเครื่องวัดสนามแม่เหล็กนั้นมีความยุ่งยาก แต่เมื่อข้อมูลทั้งหมดถูกพลอตลงบนแผนที่กลับทำให้เห็นว่ามีแถบสนามแม่เหล็กที่เป็นระเบียบและต่อเนื่องตลอดพื้นมหาสมุทรอย่างน่าพิศวง
ในปี 1963 เฟรดเดอริกค์ ไวน์ และ ดรัมมอนด์ แมตทิวส์ ได้ให้คำอธิบายง่าย ๆ โดยการผสมผสานทฤษฏีการแยกเคลื่อนที่แผ่ออกของพื้นมหาสมุทรของแฮรี แฮมมอนด์ เฮสส์กับความรู้ด้านมาตรธรณีกาลของการสลับขั้วแม่เหล็กว่า ถ้าพื้นทะเลที่เกิดขึ้นมาใหม่มีสนามแม่เหล็กโลกแบบปัจจุบันแล้ว การแยกแผ่ออกไปของพื้นมหาสมุทรจากเทือกเขากลางสมุทรจะก่อให้เกิดแถบสนามแม่เหล็กที่ขนานไปกับแนวเทือกเขานั้น ๆ ลอว์เลนซ์ มอร์เลย์ ชาวแคนาดาก็ได้เสนออย่างอิสระโดยอธิบายในลักษณะคล้าย ๆ กันในเดือนมกราคม 1963 แต่ผลงานของเขาถูกปฏิเสธโดยวารสารวิทยาศาสตร์ เนเจอร์ และ Journal of Geophysical Research และก็ไม่ได้รับการตีพิมพ์จนกระทั่งปี 1967 ที่ได้ตีพิมพ์ใน Saturday Review ของสหรัฐอเมริกา
โครงการสำรวจทางธรณีวิทยาลามอนต์-โดเฮอร์ที ได้เริ่มต้นขึ้นในปี 1966 ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบแนวตัดขวางสนามแม่เหล็กผ่านเทือกเขากลางสมุทรแปซิฟิก-แอนตาร์กติกว่ามีความสมมาตรกันและสดคล้องกับที่พบในเทือกเขากลางสมุทรเรย์กจาเนสของมหาสมุทรแอนแลนติกเหนือ ค่าความผิดปรกติของสนามแม่เหล็กในลักษณะเดียวกันนี้มีการค้นพบในพื้นมหาสมุทรทั้งหมดทั่วโลกและทำให้สามารถประมาณการช่วงเวลาของการเกิดแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรได้
จากการวิเคราะห์ข้อมูลแม่เหล็กโลกโบราณ ทำให้เดี๋ยวนี้ทราบได้ว่าสนามแม่เหล็กโลกได้มีการสลับขั้วมานับเป็นหมื่น ๆ ครั้งแล้วตลอดประวัติของโลก ด้วยการเพิ่มความแม่นยำของตารางเวลาขั้วแม่เหล็กโลก (Global Polarity Timescale - GPTS) ทำให้ทราบได้ว่าอัตราการเกิดการสลับขั้วนั้นมีความแปรผันตลอดระยะเวลาในอดีตกาล บางช่วงเวลาทางธรณีวิทยา (อย่างเช่น ช่วงสนามแม่เหล็กแบบนอร์มอลที่ยาวนานยุคครีเทเชียส (Cretaceous Long Normal) สังเกตได้ว่าสนามแม่เหล็กโลกมีการรักษาทิศทางการวางตัวแบบนอร์มอลอยู่ทิศทางเดียวเป็นระยะเวลาที่ยาวนานนับเป็นสิบ ๆ ล้านปีเลยทีเดียวโดยมีทิศทางแบบรีเวอร์สเพียง 2 ครั้งรวมเป็นระยะเวลาเพียง 50,000 ปีเท่านั้น ทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกแบบรีเวอร์สครั้งสุดท้ายคือช่วงรีเวอร์สบรุนเฮส-มัตสึยามะเมื่อประมาณ 780,000 ปีที่ผ่านมานี่เอง