Flip

Zemljino magnetsko polje moglo bi potrajati duže nego što se mislilo | Znanost

Kovitlajući se oko čvrste unutarnje jezgre našeg planeta, više od 1.800 milja ispod površine, vruće tekuće željezo stvara magnetsko polje koje se proteže izvan atmosfere. Ovo polje pruža nam sve, od smjera kompasa do zaštite od kozmičkih zraka, pa ne čudi da su se znanstvenici početkom ove godine uzbunili kad su primijetili da je sjeverni magnetski pol brzo se udaljavajući prema Sibiru . Dok su se geofizičari trudili da objave ažurirani model Zemljinog magnetskog polja prije svog petogodišnjeg rasporeda, migrirajući pol postavio je hitno pitanje: Sprema li se Zemljino magnetsko polje da se okrene?

Magnetsko stanje našeg svijeta neprestano se mijenja, a magnetski sjeverni i južni pol lutaju za nekoliko stupnjeva svakog stoljeća ili tako nekako. Povremeno magnetsko polje doživi potpuni preokret polariteta, zbog čega se magnetski sjeverni i južni pol mijenjaju, premda nitko ne zna točno što uzrokuje taj zaokret. (Zapravo je sjeverni pol planeta trenutno magnetski južni pol, ali još uvijek se naziva magnetski sjever kako bi odgovarao našim zemljopisnim mjerenjima.)

neven cvijeće dan mrtvih

U studija objavljeno danas u Napredak u znanosti , istraživači izvještavaju o novom procijenjenom vremenskom slijedu posljednjeg preokreta polariteta, nazvanom Brunhes-Matuyama preokret , što se dogodilo prije oko 780 000 godina. Koristeći kombinaciju uzoraka lave, oceanskih sedimenata i jezgri leda, uspjeli su pratiti napredak ovog preokreta i pokazati da je njegov uzorak bio duži i složeniji nego što su sugerirali prethodni modeli. Nalazi bi mogli omogućiti bolje razumijevanje magnetskog okruženja našeg planeta i nadamo se da će voditi predviđanja za sljedeći veći poremećaj.



[Obrtanje polariteta] jedan je od rijetkih geofizičkih fenomena koji je uistinu globalni, kaže Brad Singer , profesor geoznanosti na Sveučilištu Wisconsin – Madison i vodeći autor studije. To je proces koji započinje u najdubljim dijelovima Zemlje, ali se očituje u stijenama na cijeloj površini planeta i utječe na atmosferu na prilično važne načine. ... Ako uspijemo uspostaviti kronologiju za vrijeme preokreta, imamo markere koje možemo koristiti za datiranje kamenja po cijelom planetu i znamo uobičajene vremenske točke oko cijele Zemlje.

Stvaranje Zemljinog magnetskog polja započinje u samom njegovom središtu. Toplina iz čvrste unutarnje jezgre nastale radioaktivnim raspadom zagrijava okolno tekuće željezo, zbog čega kruži poput lonca vode na ploči štednjaka. Gibanje ili konvekcija tekućine željeza stvara električnu struju koja generira magnetsko polje. Kako se Zemlja okreće, magnetsko polje približno se poravnava s osi rotacije, stvarajući magnetski sjeverni i južni pol.

Tijekom posljednjih 2,6 milijuna godina, Zemljino magnetsko polje preokrenulo se 10 puta i gotovo preokrenulo više od 20 puta tijekom događaja zvanih izleti. Neki istraživači vjeruju da su promjene polariteta uzrokovane poremećaj u ravnoteži između Zemljine rotacije i temperature u jezgri, što mijenja gibanje tekućine tekućeg željeza, ali točan postupak ostaje misterij.

Dijagram magnetskog polja

Shematski prikaz linija nevidljivog magnetskog polja koje generira Zemlja, predstavljenih kao dipolno magnetno polje. Zapravo je naš magnetski štit stisnut bliže Zemlji na strani okrenutoj prema Suncu i izuzetno izdužen na noćnoj strani zbog sunčevog vjetra.(Peter Reid / NASA)

Singer i kolege dobili su preciznije kronološke procjene za posljednji preokret polariteta korištenjem novih tehnika za datiranje skrućene lave. Bazaltna lava, koja eruptira oko 1100 Celzijevih stupnjeva (2.012 stupnjeva Fahrenheita), sadrži magnetit, željezni oksid čiji se najudaljeniji elektroni orijentiraju uz Zemljino magnetsko polje. Kad se lava ohladi na 550 Celzijevih stupnjeva (1022 stupnjeva Fahrenheita), smjer magnetizacije se zaključa, doslovno zapeći u protok, kaže Singer. Kao rezultat, povijest magnetskog polja utisnuta je u skrutnutu lavu, što su Singer i njegov tim mogli pročitati pomoću specijaliziranog postupka za mjerenje izotopa argona u raspadnutim uzorcima lave.

Na nesreću geologa (ali na sreću svih nas), vulkani ne eruptiraju cijelo vrijeme, što lavu čini mrljavim zapisničarom evolucije magnetskog polja. Kako bi sašio nedostajuće datume, istraživački tim kombinirao je nova mjerenja iz sedam različitih izvora lave širom svijeta s prošlim zapisima magnetiziranih elemenata u oceanskim sedimentima i antarktičkim ledenim jezgrama. Za razliku od lave, ocean pruža kontinuirani zapis magnetizacije, jer se zrnca magnetskog materijala neprestano talože na morskom dnu i poravnavaju se s poljima planeta. Ali ti se zapisi glatkim i deformiraju sabijanjem, a puno je životinja koje žive na dnu morskog dna ... pa se zapis pomalo uništava, kaže Singer.

Antarktički led nudi treći način rješavanja povijesti Zemljinog magnetskog polja, budući da sadrži uzorke izotopa berilija koji nastaje kad kozmičko zračenje snažno djeluje s gornjim slojem atmosfere - upravo ono što se događa kad magnetsko polje oslabi tijekom izleta ili preokreta.

Kombinirajući sva tri izvora, istraživači su sastavili temeljitu priču o tome kako je magnetsko polje evoluiralo tijekom posljednjeg preokreta. Iako su prethodne studije sugerirale da svi preokreti prolaze kroz tri faze u vremenskom rasponu koji nije duži od 9000 godina, Singerov tim otkrio je mnogo složeniji proces preokreta koji je trajao više od 22 000 godina.

Tijekom ovog 22.000 godina dugog razdoblja možemo vidjeti puno više nijansi voštanja i smanjivanja snaga i usmjerenog ponašanja nego ikad prije, kaže Singer. I ne podudara se s [trofaznim] uzorkom ... pa mislim da će se morati vratiti na ploču za crtanje.

Nalazi dovode u pitanje hoće li budući preokreti na terenu pokazivati ​​slične zamršenosti i trajanja. Ovo je važan članak jer dokumentira nove vulkanske podatke i okuplja vulkanske i sedimentne zapise koji se odnose na nestabilnost geomagnetskog polja prije posljednjeg preokreta polariteta, kaže James Channell, geofizičar sa Sveučilišta Florida koji nije bio uključen u novo istraživanje, u e-poruci. Je li ta nestabilnost prije preokreta karakteristika svih preokreta polariteta? Još nema dokaza o tome iz starijih preokreta.

Nabbing Lava Cores

Suautor studije Rob Coe i Trevor Duarte orijentiraju jezgre s mjesta protoka lave, bilježeći preokret magnetskog polariteta Matuyama-Brunhes u Nacionalnom parku Haleakala, Havaji, 2015. godine.(Brad Singer)

zašto je abraham lincoln pobijedio na izborima 1860

Čak i uz tri niza mjerenja, ostaje neko pitanje daje li zakrpljena povijest dovoljno informacija o tome koliko traje preokret i točno u kakvom je stanju polje kad se dogode takvi preokreti. Sve dok niti jedan cjelovit zapis ne pokazuje dokaze o složenom slijedu događaja koji su autori prikazali, nisam uvjeren da nam nesigurnost u godinama omogućuje razaznavanje više od dvije različite faze, kaže Jean-Pierre Valet, geofizičar iz Pariški institut za fiziku Zemlje koji nije bio uključen u istraživanje, e-poštom. Valet također dovodi u pitanje trajanje preokreta, tvrdeći da nesigurnost u podacima sugerira da je čitav postupak mogao biti u rasponu od 13.000 do 40.000 godina - i dalje duže od prethodnih procjena.

Učenje više o procesima koji vode do preokreta polariteta moglo bi biti kritično za buduće civilizacije, jer promjenjivo magnetsko polje može imati dalekosežne učinke na planet.

Kad je [magnetsko] polje slabo, što je tijekom preokreta, glavno dipolno polje sruši se na nešto otprilike deset posto njegove normalne snage, kaže Singer. Ovaj kolaps mogao bi značiti probleme za život na Zemlji, jer magnetsko polje stabilizira molekule ozona, štiteći planet od ultraljubičastog zračenja. Singer to ističe nedavni posao sugerira suvremene ljude prilagođene da imaju zaštitne gene nakon što su neandertalci patili od zračenja tijekom izleta koji je pogoršao magnetsko polje.

Dugo se raspravlja o tome imaju li magnetski preokreti utjecaj na biotu na površini Zemlje, kaže on. Većina ranih tvrdnji nekako je apsurdna, jer kronologija nije bila dovoljno dobra da se zna da su, na primjer, otkrića fosila neandertalaca bila u korelaciji s izletom. Ali sada ta vremena znamo puno bolje.

U posljednjih 200 godina ili više Zemljino magnetsko polje propadalo je brzinom od pet posto svakog stoljeća. Ako ovo slabljenje i nedavna migracija sjevernog magnetskog pola ukazuju na prijelazni preokret polja, to bi moglo imati ozbiljne implikacije na tehnologije koje se oslanjaju na satelite, a koji bi mogli biti oštećeni kozmičkim zračenjem. Međutim, Singer upozorava da se preokret vjerojatno neće dogoditi u sljedećih nekoliko tisućljeća.

Ovo što sada vidimo kada se sjeverni pol ubrzano kreće, to je zapravo sasvim normalno, kaže Singer. Postoje radovi objavljeni na temelju mnogo lošijih zapisa od onih s kojima radimo, a koji sugeriraju da bi se preokret mogao dogoditi za manje od ljudskog vijeka, a to velika većina zapisa jednostavno ne podržava. ... Stvarni preokret, konačni preokret, traje nekoliko tisuća godina.

To bi čovječanstvu trebalo kupiti malo vremena da svoje tehnologije bolje zaštiti od zračenja do sljedećeg preokreta. Do tada, nemojte se uznemiriti ako vam se kompas pomakne za stupanj ili dva.





^