On jo pitkään ollut mysteeri, kuinka nopeasti maapallon magneettikenttä muuttuu. Andrey VP / Shutterstock
Maapallon magneettikenttä, joka syntyy 3,000 km jalkojemme alapuolella nestemäisessä raudan ytimessä, on ratkaisevan tärkeä planeettamme elämälle. Se ulottuu avaruuteen käärimällä meidät sähkömagneettiseen vilttiin, joka suojaa ilmakehää ja satelliitteja auringonsäteilyltä.
Silti magneettikenttä on jatkuvasti muuttuva sekä vahvuudessaan että suunnassaan, ja se on menneisyydessä muuttunut dramaattisesti. Tämä sisältää magneettisten napojen arvoitukselliset käännökset, etelänavasta tulee pohjoisnapa ja päinvastoin.
Pitkäaikainen kysymys on ollut, kuinka nopeasti kenttä voi muuttua. Uusi tutkimuksemme, julkaistu Nature Communicationsissa, on paljastanut joitain vastauksia.
Nopeat magneettikentän muutokset ovat kiinnostavia, koska ne edustavat sulan raudan valtameren äärimmäistä käyttäytymistä nestemäisessä ytimessä. Sidomalla havaitut muutokset ydinprosesseihin, voimme oppia tärkeätä tietoa planeettamme muuten saavuttamattomasta alueesta.
Historiallisesti nopeimmat muutokset maan magneettikentässä ovat olleet liittyy peruutuksiin, joita esiintyy epäsäännöllisin väliajoin muutaman kerran miljoonan vuoden välein. Mutta löysimme kenttämuutokset, jotka ovat paljon nopeampia ja uudempia kuin mikään todellisiin peruutuksiin liittyvistä tiedoista.
Magneettinen kääntö. NASA.
Nykyään satelliitit auttavat tarkkailemaan kentässä tapahtuvia muutoksia sekä tilassa että ajassa. Niitä täydentävät navigointitiedot ja maanpäälliset observatoriat. Nämä tiedot paljastavat, että muutokset nykyajan kentällä ovat melko harkitsemattomia, noin kymmenesosa tutkinnosta vuodessa. Mutta vaikka tiedämme, että kenttä on olemassa vähintään 3.5 miljardia vuotta, emme tiedä paljoa sen käyttäytymisestä ennen 400 vuotta sitten.
Muinaisen kentän jäljittämiseksi tutkijat analysoivat sedimenttien, laavavirtausten ja ihmisen tekemien esineiden havaitsemaa magneettisuutta. Tämä johtuu siitä, että nämä materiaalit sisältävät mikroskooppisia magneettisiä jyviä, jotka tallentavat maapallon kentän allekirjoituksen heti, kun ne jäähtyivät (laaville) tai lisättiin maamassaseokseen (sedimenteille). Sedimenttirekisterit Keski-Italiasta viimeisen napaisuuden kääntymisen aikaan lähes 800,000 XNUMX vuotta sitten ehdottaa suhteellisen nopeita kenttämuutoksia saavuttaa yhden asteen vuodessa.
Tällaiset mittaukset ovat kuitenkin erittäin haastavia tuloksin vielä keskustellaan. Esimerkiksi prosessissa on epävarmuustekijöitä, joilla sedimentit saavuttavat magneettisuutensa.
Parannetut mittaukset
Tutkimuksessamme on erilainen lähestymistapa käyttämällä kenttämuodostusprosessin fysiikkaan perustuvia tietokonemalleja. Tämä yhdistetään äskettäin julkaistun maapallon magneettikentän globaalien variaatioiden viimeisen 100,000 XNUMX vuoden mittaiseen rekonstruointiin, joka perustuu sedimenttien, laavojen ja esineiden mittauksiin.
Tämä osoittaa, että maapallon magneettikentän suunnan muutokset saavuttivat nopeuden, joka on jopa kymmenen astetta vuodessa - kymmenen kertaa suurempi kuin nopeimmat tällä hetkellä ilmoitetut vaihtelut.
Nopeimmin havaitut muutokset geomagneettikentän suunnassa tapahtuivat noin 39,000 XNUMX vuotta sitten. Tämä muutos liittyi paikallisesti heikkoon kenttään rajatulla alueella aivan Keski-Amerikan länsirannikon tuntumassa. Tapahtuma seurasi maailmanlaajuista ”Laschamp-retki”- maapallon magneettikentän” epäonnistunut peruuttaminen ”noin 41,000 XNUMX vuotta sitten, jossa magneettinavat siirtyivät hetkeksi kaukana maantieteellisistä napoista ennen paluutaan.
Nopeimmat muutokset näyttävät liittyvän magneettikentän paikalliseen heikkenemiseen. Mallimme mukaan tämä johtuu voimakkaan magneettikentän pisteiden liikkumisesta nesteytimen pinnan yli. Nämä laastarit ovat yleisempiä alemmilla leveysasteilla, mikä viittaa siihen, että tulevien suunnan nopeiden muutosten etsien tulisi keskittyä näille alueille.
Yhteiskunnan vaikutukset
Magneettikentän muutokset, kuten peruutukset, eivät todennäköisesti aiheuta uhkaa elämälle. Ihmiset onnistuivat elämään dramaattisen Laschamp-retken kautta. Nykyään uhka johtuu pääasiassa siitä, että olemme riippuvaisia sähköisestä infrastruktuurista. Magneettikentän ja tulevan aurinkosäteilyn vuorovaikutuksesta johtuvat avaruussäätapahtumat, kuten geomagneettiset myrskyt, voivat häiritä satelliittiviestintää, GPS: ää ja sähköverkkoja.
Tämä on huolestuttavaa - taloudelliset kustannukset, jotka aiheutuvat Yhdysvaltojen sähköverkon romahtamisesta avaruus-säätapahtuman vuoksi on arvioitu noin biljoona dollaria. Uhka on riittävän vakava, jotta avaruussää voi näyttää korkea prioriteetti Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisesta riskirekisteristä.
Avaruuden säätapahtumat ovat yleensä yleisempiä alueilla, joilla magneettikenttä on heikko - jotain, mitä tiedämme, voi tapahtua, kun kenttä muuttuu nopeasti. Valitettavasti tietokoneistosimulaatiot viittaavat siihen, että suuntamuutokset tapahtuvat sen jälkeen, kun kentän voimakkuus alkaa heikentyä, mikä tarkoittaa, että emme voi ennustaa kenttävoimakkuuden laskua seuraamalla pelkästään kentän suuntaa. Tulevaisuudessa edistyneempiä simulaatioita käyttävä työ voi valaista enemmän asiaa.
Onko toinen nopea muutos magneettikentässä matkalla? Tätä on erittäin vaikea vastata. Nopeimmat muutokset ovat myös harvinaisimmat tapahtumat: esimerkiksi Laschamp-retken ympärillä tunnistetut muutokset ovat yli kaksi kertaa nopeammat kuin muut muutokset, joita on tapahtunut viimeisen 100,000 XNUMX vuoden aikana.
Tämän vuoksi tutkijoiden on vaikea ennustaa nopeita muutoksia - ne ovat ”mustan joutsentapahtumia”, jotka tulevat yllätyksenä ja joilla on suuri vaikutus. Yksi mahdollinen reitti eteenpäin on käyttää fysiikkaan perustuvia malleja siitä, kuinka kenttä toimii osana ennustetta.
Meillä on vielä paljon opittavaa maapallon magneettikentän "nopeusrajoituksesta". Nopeita muutoksia ei ole vielä havaittu suoraan napaisuuden kääntymisen aikana, mutta niitä pitäisi odottaa, koska kentän uskotaan maailmanlaajuisesti heikkoa näinä aikoina.
kirjailijasta
Apulaisprofessori Christopher Davies, Leedsin yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Ympäristöä käsitteleviä kirjoja Amazonin bestseller-luettelosta
"Hiljainen kevät"
Kirjailija: Rachel Carson
Tämä klassikkokirja on maamerkki ympäristönsuojelun historiassa, ja se kiinnittää huomion torjunta-aineiden haitallisiin vaikutuksiin ja niiden vaikutuksiin luontoon. Carsonin työ auttoi inspiroimaan modernia ympäristöliikettä ja on edelleen ajankohtainen, kun jatkamme kamppailua ympäristöterveyden haasteiden kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asuinkelvoton maa: Elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tässä kirjassa David Wallace-Wells antaa jyrkän varoituksen ilmastonmuutoksen tuhoisista vaikutuksista ja kiireellisestä tarpeesta puuttua tähän maailmanlaajuiseen kriisiin. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja tosielämän esimerkkeihin antaakseen raittiin näkemyksen tulevaisuuteen, jonka kohtaamme, jos emme ryhdy toimiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Puiden piilotettu elämä: mitä he tuntevat, miten he kommunikoivat? Löytöjä salaisesta maailmasta"
Kirjailija: Peter Wohlleben
Tässä kirjassa Peter Wohlleben tutkii puiden kiehtovaa maailmaa ja niiden roolia ekosysteemissä. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja Wohllebenin omiin kokemuksiin metsänhoitajana ja tarjoaa oivalluksia monimutkaisiin tavoihin, joilla puut ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja luonnon kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Talomme on tulessa: kohtauksia perheestä ja planeetalta kriisissä"
Greta Thunberg, Svante Thunberg ja Malena Ernman
Tässä kirjassa ilmastoaktivisti Greta Thunberg ja hänen perheensä tarjoavat henkilökohtaisen selostuksen matkastaan lisätäkseen tietoisuutta ilmastonmuutoksen kiireellisestä tarpeesta. Kirja tarjoaa voimakkaan ja liikuttavan selostuksen kohtaamistamme haasteista ja toiminnan tarpeesta.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Kuudes sukupuutto: luonnoton historia"
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Tässä kirjassa Elizabeth Kolbert tutkii meneillään olevaa ihmisen toiminnan aiheuttamaa lajien massasukupuuttoa hyödyntäen tieteellistä tutkimusta ja todellisia esimerkkejä tarjotakseen raikastavan kuvan ihmisen toiminnan vaikutuksista luontoon. Kirja tarjoaa pakottavan toimintakehotuksen maapallon elämän monimuotoisuuden suojelemiseksi.
