Gamle sten, forudindtaget data:Overvindelse af udfordringer med at studere geodynamoen

Indsamling af data fra gamle sten kan resultere i skævhed. Nu, geofysikere har en måde at forbedre deres metoder til at overvinde udfordringer med at studere historien om Jordens kerne og magnetfelt, der udgør geodynamoen.

Da forskere ikke kan besøge kernen, de bruger sten ved overfladen som en proxy. Specifikt, vulkanske bjergarter registrerer intensiteten og ændringerne i Jordens magnetfelt. Rekorden strækker sig milliarder af år tilbage til de tidlige dage af planetens unge kerne og udviklingen af ​​geodynamoen. Problemet er, at de fleste data indsamlet fra disse gamle klipper kan være partiske.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Videnskabens fremskridt og ledet af geofysikere fra Michigan Technological University, forskerholdet redegør for, hvordan bias indføres, og hvad de skal gøre ved det.

Start med Jurassic - en tid med frygtelige firben, høje kuldioxidniveauer og hyppig magnetisk polvending. Rockrekorden viser, at med flere flip, intensiteten af ​​magnetfeltet aftog. Det er et omvendt forhold, som geodynamo-modeller forudsiger; imidlertid, det har været svært at sikkerhedskopiere med data fra feltprøver, som til dato ikke har vist en sammenhæng mellem magnetiske vendinger og tidligere magnetfelters styrke, eller palæointensitet.

Uoverensstemmelsen er blevet diskuteret, men forblev uløst, siger Aleksey Smirnov, en lektor i geofysik ved Michigan Tech og hovedforfatter af undersøgelsen. Forspændingen, introduceret ved den konventionelle Thellier-metode til analyse af stenprøvemagnetisme, producerer lavere end forventet palæointensitetsstyrker og kan løse denne kontrovers.

"Tidligere data skal muligvis genovervejes, "Smirnov siger, tilføjer, at i den nye undersøgelse, hans team testede først systemisk bias på syntetiske prøver. "Se, når du arbejder med naturlige sten, det er svært at adskille virkningerne af ikke-ideelle korn og ændringer."

I teorien, Thellier-metoden kræver meget små magnetiske korn, og de skal tegnes som en linje under analyse; imidlertid, fordi de fleste sten indeholder meget større ikke-ideelle korn, er plottene skæve. Dette problem har været kendt, men stort set ignoreret, siger Smirnov, i stedet har forskere en tendens til kun at bruge et udsnit af det buede plot for bedst at estimere det lineære forhold. Dette producerer konsekvent lavere end forventet målinger og systemisk bias i paleointensitetsdatasæt, siger Smirnov.

Nøglen til at indsamle bedre data, han foreslår, bruger lavtemperatur-afmagnetisering sammen med Thellier-metoden. De yderligere trin er at nedsænke prøven i flydende nitrogen i et magnetfeltfrit miljø, Lad den derefter naturligt varme op til stuetemperatur, før du fortsætter med magnetometertest. Proceduren stabiliserer prøven. En anden mulighed er at beregne bias indført af kornstørrelse. Desværre, fordi de fleste datasæt ikke inkluderer kornstørrelse for hver prøve, ældre data skal genanalyseres.

"Dette er en mere stringent måde at udføre denne særlige videnskab på, " siger Smirnov. "Jeg har gjort det her længe - og hvis vi vil have gode data, vi skal bruge gode metoder."