Mystisk geomagnetisk spike 3, 000 år siden udfordrer vores forståelse af Jordens indre

Jordens magnetfelt, genereret omkring 3, 000 km under vores fødder i den flydende jernkerne, tråde gennem hele planeten og langt ud i rummet - beskytter liv og satellitter mod skadelig stråling fra solen. Men denne afskærmningseffekt er langt fra konstant, da feltstyrken varierer betydeligt i både rum og tid.

I løbet af det sidste århundrede, feltstyrken har ændret sig relativt langsomt:den største ændring er et fald på 10 % i det sydlige Atlanterhav, hvilket stadig er en stor nok effekt til at forårsage elektroniske problemer for satellitter, der har passeret gennem regionen. Imidlertid, nye observationer og modellering tyder på, at en meget større ændring mærkeligt nok skete omkring 1000 f.Kr. i et meget mindre område.

Denne "geomagnetiske spids" tilbyder en potentielt dybtgående ny indsigt i dynamikken og udviklingen af ​​Jordens skjulte indre, som nu begynder at blive afsløret.

Så hvad er geomagnetiske spidser, og hvad er udsigterne og konsekvenserne af, at der kommer en anden? Den geomagnetiske spids fra 1000 f.Kr. blev først identificeret fra kobberslaggedynger i Jordan og Israel. Disse blev dateret fra organisk materiale i slaggedyngerne ved hjælp af radiocarbondatering.

Forskere undersøgte derefter kobberet ved hjælp af sofistikerede laboratorieteknikker for at finde ud af, hvad Jordens magnetfelt var på det tidspunkt - idet de stolede på det faktum, at når smeltet jern afkøles hurtigt, det fryser med en signatur af feltet på det øjeblik. Ved at tage prøver fra forskellige lag af slaggebunken – med lidt forskellig alder og magnetisering – kunne de også se, hvordan feltstyrken ændrede sig med tiden. De fandt ud af, at kobberslaggen havde registreret Jordens magnetiske feltstyrke stigende og derefter faldet med over 100 % på kun 30 år.

Uventet høje feltstyrker omkring 1000 f.Kr. er også blevet afsløret i Tyrkiet, Kina og Georgien fra en række forskellige kilder. Bemærkelsesværdigt, feltstyrken i Indien, Egypten og Cypern omkring samme tid var helt normalt, hvilket indikerer, at spidsen måske kun var 2, 000 km bred. En så hurtig ændring over så lille et område markerer den geomagnetiske spids som en af ​​de mest ekstreme variationer af Jordens magnetfelt, der nogensinde er registreret.

Piggen set i Jordan er resultatet af en meget stærkere og smallere magnetisk funktion, der blev skabt i Jordens flydende kerne. Processen, der genererede spidsen, er stadig indhyllet i mystik, selvom det sandsynligvis er relateret til strømmen af ​​jern i kernen, som trækker rundt i magnetfeltet, mens det bevæger sig (strømme producerer magnetiske felter). Kernen opvarmes nedefra og afkøles ovenfra, så jernet indeni menes at gennemgå kraftig turbulent bevægelse, ligner en stærkt opvarmet gryde med vand. En mulighed er, at spidsen blev trukket til overfladen af ​​Jordens kerne af en stråle af opadgående jern.

Efter dette, spidsen kan have bevæget sig mod nordvest, før den smeltede sammen med andre magnetiske træk nær de geografiske poler. Alternativt spidsintensiteten kan være aftaget, mens den forblev under Jordan.

Alle disse muligheder tyder på, at det flydende jerns opførsel i toppen af ​​Jordens kerne omkring 1000 f.Kr. var meget anderledes end i dag. Det meste af vores viden om kernen stammer fra omkring de sidste 200 år, svarende til det tidspunkt, hvor direkte magnetfeltmålinger har været tilgængelige. Før opdagelsen af ​​spidsen var der ingen grund til at formode, at kernestrømningshastigheder ville være meget anderledes i 1000 f.Kr. til i dag – ja, de tilgængelige modeller tyder på, at der var lille forskel.

Imidlertid, at forklare de hurtige ændringer, der er forbundet med spidsen, kræver flows fem til ti gange de nuværende, en stor ændring på kort tid. I øvrigt, sådan en smal spids kræver et tilsvarende lokaliseret flow, hvilket står i kontrast til de globale cirkulationer, vi ser i dag. Udsigten til, at jernkernen kunne flyde hurtigere og ændre sig mere pludseligt end tidligere antaget, sammen med muligheden for, at endnu mere ekstreme spidslignende begivenheder fandt sted i fortiden, udfordrer nogle konventionelle synspunkter om dynamikken i Jordens kerne.

Fremtidig effekt?

Ændringer i Jordens magnetfelt menes generelt ikke at have direkte konsekvenser for livet, men der er potentielt betydelige samfundsmæssige konsekvenser, der opstår fra vores afhængighed af elektronisk infrastruktur. En række forskellige effekter kan opstå fra interaktioner mellem Jordens magnetfelt og ladede partikler, der når Jorden fra solen.

Af særlig betydning er geomagnetiske storme (forårsaget af solvinden), som er kendt for at forårsage strømafbrydelser og afbrydelser af satellit- og kommunikationssystemer. De økonomiske konsekvenser af alvorlige storme anslås at løbe op i milliarder af pund, og deres betydning afspejles nu i det nationale risikoregister.

Geomagnetiske storme har en tendens til at være mest udbredt i områder, hvor Jordens magnetfelt er usædvanligt svagt. Pigge er områder med usædvanligt stærkt magnetfelt, men en grundlæggende naturlov betyder, at de skal ledsages af områder med svagere felt andre steder på kloden. Det centrale spørgsmål er, om feltet bliver en lille smule svagere over en stor region eller bliver meget svagt i blot en lille region. Sidstnævnte "anti-spike"-scenarie kan ligne eller være mere ekstrem end det nuværende svage punkt i det sydatlantiske hav.

Om der kommer flere spidser er svært at sige. Indtil for ganske nylig, den jordanske spids var den eneste sådanne begivenhed nogensinde observeret. Imidlertid, der er nu fristende nye beviser for en anden spidslignende funktion i Texas, også omkring 1000 f.Kr. Vores forståelse af, hvordan pigge skal se ud, hvordan de ændrer sig over tid, og hvordan de forholder sig til bevægelsen af ​​det flydende jern i Jordens kerne, forbedres også hurtigt.

Sammen med numeriske simuleringer, der modellerer dynamikken i Jordens kerne, det kan snart være muligt at lave de første forudsigelser af, hvor ofte spidser forekommer, og de mest sandsynlige steder, hvor de kunne være opstået i fortiden (og kan forekomme i fremtiden). Det kan vise sig, at de er mere almindelige, end vi tror.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.