Geskryf deur Christopher Davies
Dit is lankal 'n raaisel hoe vinnig die aarde se magnetiese veld verander. Andrey VP / Shutterstock
Die aarde se magneetveld, wat 3,000 km onder ons voete opgewek word in die vloeibare ysterkern, is baie belangrik vir die lewe op ons planeet. Dit strek uit in die ruimte en vou ons in 'n elektromagnetiese kombers wat die atmosfeer en satelliete teen sonstraling beskerm.
Tog is die magneetveld voortdurend verander in beide sy krag en rigting en het in die verlede dramatiese verskuiwings ondergaan. Dit sluit in enigmatiese omkerings van die magnetiese pole, met die suidpool die noordpool en omgekeerd.
'N Lange vraag was hoe vinnig die veld kan verander. Ons nuwe studie, gepubliseer in Nature Communications, het 'n paar antwoorde ontbloot.
Vinnige veranderinge van die magneetveld is van groot belang omdat dit die mees ekstreme gedrag van die oseaan van gesmelte yster in die vloeistofkern verteenwoordig. Deur die waargenome veranderinge aan kernprosesse vas te bind, kan ons belangrike inligting leer oor 'n andersins ontoeganklike streek van ons planeet.
Histories was die vinnigste veranderinge in die aarde se magnetiese veld geassosieer met omkerings, wat 'n paar keer elke miljoen jaar met onreëlmatige tussenposes voorkom. Maar ons het veldveranderings ontdek wat baie vinniger en meer onlangs is as enige van die data wat verband hou met werklike omkerings.
Magnetiese ommekeer. NASA.
Deesdae help satelliete veranderinge in die veld in sowel ruimte as tyd, aangevul deur navigasie-rekords en grondgebaseerde waarnemings. Uit hierdie inligting blyk dat veranderinge in die moderne veld taamlik beduidend is, ongeveer 'n tiende van 'n graad per jaar. Maar terwyl ons weet dat die veld bestaan ​​het vir ten minste 3.5 miljard jaar, ons weet nie veel van sy gedrag voor 400 jaar gelede nie.
Om die antieke veld op te spoor, ontleed wetenskaplikes die magnetisme aangeteken deur sedimente, lavastrome en mensgemaakte artefakte. Dit is omdat hierdie materiale mikroskopiese magnetiese korrels bevat wat die handtekening van die Aarde se veld aanteken op die tydstip waarop dit afgekoel het (vir lavas) of by die landmassa (vir sedimente) gevoeg is. Sedimentrekords van sentraal-Italië rondom die laaste polariteitsomkering byna 800,000 jaar gelede stel relatiewe vinnige veldveranderings voor een graad per jaar te bereik.
Sulke metings is egter uiters uitdagend met die resultate word nog steeds gedebatteer. Daar is byvoorbeeld onduidelikhede in die proses waardeur sedimente hul magnetisme verkry.
Ons navorsing gebruik 'n ander benadering deur rekenaarmodelle te gebruik wat gebaseer is op die fisika van die veldgenerasieproses. Dit word gekombineer met 'n onlangs gepubliseerde rekonstruksie van wêreldwye variasies in die aarde se magneetveld wat strek oor die afgelope 100,000 jaar, gebaseer op 'n samestelling van metings van sedimente, lavas en artefakte.
Dit toon dat veranderinge in die rigting van die aarde se magneetveld snelhede bereik het wat tot tien grade per jaar is - tien keer groter as die vinnigste variasies wat tans gerapporteer word.
Die vinnigste waargenome veranderinge in die geomagnetiese veldrigting het ongeveer 39,000 jaar gelede plaasgevind. Hierdie verskuiwing hou verband met 'n plaaslik swak veld in 'n beperkte streek net aan die weskus van Sentraal-Amerika. Die geleentheid volg op die wêreldwye "Laschamp-uitstappie'- 'n' mislukte omkering 'van die aarde se magnetiese veld ongeveer 41,000 jaar gelede waarin die magnetiese polle kort ver van die geografiese pole beweeg het voordat hulle teruggekeer het.
Die vinnigste veranderinge blyk te wees wat verband hou met die plaaslike verswakking van die magneetveld. Ons model stel voor dat dit veroorsaak word deur die beweging van kolle met 'n intense magnetiese veld oor die oppervlak van die vloeistofkern. Hierdie lappies kom veral op laer breedtegrade voor, wat daarop dui dat toekomstige soeke na vinnige rigtingveranderings op hierdie gebiede moet fokus.
Die impak van die samelewing
Veranderinge in die magneetveld, soos omkerings, hou waarskynlik geen lewensgevaar in nie. Mense het wel daarin geslaag om deur die dramatiese Laschamp-uitstappie te leef. Die bedreiging is vandag veral afhanklik van ons afhanklikheid van elektroniese infrastruktuur. Ruimweergebeurtenisse soos geomagnetiese storms, wat voortspruit uit die wisselwerking tussen die magneetveld en die inkomende sonstraling, kan satellietkommunikasie, GPS en kragnetwerke ontwrig.
Dit is kommerwekkend - die ekonomiese koste van 'n ineenstorting van die Amerikaanse kragnetwerk as gevolg van 'n ruimteweer-gebeurtenis is geskat op ongeveer een biljoen dollar. Die bedreiging is ernstig genoeg sodat ruimteweer as 'n hoë prioriteit op die Britse nasionale risikoregister.
Gebeurtenisse in ruimteweer is meer algemeen in streke waar die magneetveld swak is - iets wat ons weet, kan gebeur as die veld vinnig verander. Ongelukkig dui rekenaarsimulasies daarop dat rigtingveranderings ontstaan ​​nadat die veldsterkte begin verswak het, wat beteken dat ons nie dip in veldsterkte kan voorspel deur net die veldrigting te monitor nie. Toekomstige werk met behulp van meer gevorderde simulasies kan meer lig werp op hierdie kwessie.
Is daar weer 'n vinnige verandering in die magneetveld op pad? Dit is baie moeilik om te beantwoord. Die vinnigste veranderinge is ook die skaarsste gebeure: die veranderinge wat by die Laschamp-uitstappie geïdentifiseer is, is byvoorbeeld twee keer vinniger as enige ander veranderinge wat die afgelope 100,000 jaar plaasgevind het.
Dit maak dit vir wetenskaplikes moeilik om vinnige veranderinge te voorspel - dit is 'swart swaan-gebeure' wat 'n verrassing bring en 'n groot impak het. Een moontlike roete vorentoe is om fisika-gebaseerde modelle te gebruik van hoe die veld optree as deel van die voorspelling.
Ons het nog baie om te leer oor die 'snelheidsbeperking' van die aarde se magneetveld. Vinnige veranderinge is nog nie direk waargeneem tydens 'n omkering van die polariteit nie, maar dit moet verwag word, aangesien daar op hierdie tye wêreldwyd 'n swak wêreldwye vooruitsig is.
Christopher Davies, medeprofessor, Universiteit van Leeds
Jy is hier: Tuis > Sosiale en politieke > omgewing > Waarom die aarde se magneetveld vinniger kan verander as wat ons gedink het