Nowe badanie przeprowadzone przez University of Leeds i University of California w San Diego pokazuje, że zmiany kierunku pola magnetycznego Ziemi mogą zachodzić 10 razy szybciej niż wcześniej sądzono.
Ich badanie dostarcza nowych informacji na temat wirującego przepływu żelaza 2800 kilometrów pod powierzchnią planety i jego wpływu na ruch pola magnetycznego w ciągu ostatnich stu tysięcy lat.
Nasze pole magnetyczne jest tworzone i utrzymywane przez konwekcyjny przepływ stopionego metalu, który tworzy zewnętrzne jądro Ziemi. Ruch płynnego żelaza wytwarza prądy elektryczne, które zasilają pole, co nie tylko pomaga w orientacji systemów nawigacyjnych, ale także pomaga chronić nas przed szkodliwym promieniowaniem pozaziemskim i utrzymuje naszą atmosferę na miejscu.
Pole magnetyczne stale się zmienia. Satelity zapewniają teraz nowe środki do pomiaru i śledzenia bieżących zmian, ale dziedzina ta istniała na długo przed wynalezieniem sztucznych urządzeń rejestrujących. Aby uchwycić ewolucję pola wstecz w czasie geologicznym, naukowcy analizują pola magnetyczne zarejestrowane przez opady, przepływy lawy i sztuczne artefakty. Dokładne śledzenie sygnału z głównego pola Ziemi jest niezwykle trudne i dlatego tempo zmian pola oceniane w tego typu analizach jest nadal przedmiotem dyskusji.
Obecnie dr Chris Davis, profesor nadzwyczajny w Leeds i profesor Catherine Constable z H. Scripps z University of California w San Diego przyjął inne podejście. Połączyli komputerowe symulacje procesu generowania pola z niedawno opublikowaną rekonstrukcją zmian pola magnetycznego Ziemi w ciągu ostatnich 100 000 lat.
Ich badanie, opublikowane w Nature Communications, pokazuje, że zmiany kierunku pola magnetycznego Ziemi osiągnęły prędkość 10 razy większą niż fluktuacja prądu sięgająca nawet jednego stopnia rocznie.
Pokazują, że te szybkie zmiany są związane z miejscowym osłabieniem pola magnetycznego. Oznacza to, że zmiany te występowały zwykle w momentach zmiany polaryzacji pola lub podczas odchyleń geomagnetycznych, gdy oś dipola, odpowiadająca liniom sił, które powstają na jednym biegunie magnetycznym i zbiegają się na drugim, przesuwa się daleko od miejsc na północ i południe. bieguny geograficzne.
Najbardziej uderzającym tego przykładem w ich badaniach jest nagła zmiana kierunku pola geomagnetycznego o około 2,5 stopnia rocznie 39 000 lat temu. Przesunięcie to było związane z lokalnie słabymi siłami pola w ograniczonym regionie przestrzennym u zachodniego wybrzeża Ameryki Środkowej i nastąpiło po globalnej wędrówce Lashamp - krótkiej zmianie w polu magnetycznym Ziemi około 41 000 lat temu.
Film promocyjny:
Takie zdarzenia ujawniają się w komputerowych symulacjach pola, które mogą ujawnić znacznie więcej szczegółów ich fizycznego pochodzenia niż ograniczona rekonstrukcja paleomagnetyczna.
Z ich szczegółowej analizy wynika, że najszybsze zmiany kierunku są związane z ruchem plamek zwrotnych wzdłuż powierzchni ciekłego rdzenia. Miejsca te występują częściej na niższych szerokościach geograficznych, co sugeruje, że przyszłe poszukiwania szybkich zmian kierunku powinny koncentrować się na tych obszarach.
Dr Davis ze Szkoły Ziemi i Środowiska powiedział: „Mamy bardzo niepełną wiedzę o naszym polu magnetycznym aż do 400 lat temu. Ponieważ te gwałtowne zmiany reprezentują niektóre z bardziej ekstremalnych właściwości płynnego jądra, mogą dostarczyć ważnych informacji na temat zachowania wnętrza Ziemi”.
Prof. Constable powiedział: „Zrozumienie, czy symulacje komputerowe pola magnetycznego dokładnie odzwierciedlają fizyczne zachowanie pola geomagnetycznego, na co wskazują dane geologiczne, może być bardzo trudne.
„Ale w tym przypadku udało nam się osiągnąć wzajemne zrozumienie zarówno w zakresie tempa zmian, jak i ogólnej lokalizacji najbardziej ekstremalnych zdarzeń w szeregu symulacji komputerowych. Dalsze badanie ewolucji dynamiki w tych symulacjach dostarcza użytecznej strategii dokumentowania, w jaki sposób zachodzą takie gwałtowne zmiany i czy są one również wykrywane w okresach stabilnej polaryzacji magnetycznej, takich jak to, czego doświadczamy dzisiaj.
