Jordens komplekse historie med magnetiske vendinger

Gennem Jordens lange geologiske historie, magnetpolen har ikke været stabil.

Af grunde, der stadig er lidt forstået, Jordens magnetfelt kan pludselig - og uden advarsel - svækkes, begynde at skifte rundt, og endda helt omvendt retning.

Optegnelser viser, at i løbet af de sidste 160 millioner år har den magnetiske pol har vendt sin polaritet mindst flere hundrede gange. Kaldes en "geomagnetisk feltomvendelse, "Dette har resulteret i, at polerne har skiftet position, hvor magnetisk nord bliver magnetisk syd, og omvendt. Magnetpolen har også gennemgået det, der kaldes "udflugter". Under et udflugtsarrangement, jordens magnetfelt svækkes og begynder at drive, men vender ikke sig selv. Feltet styrkes igen, og polerne vender endelig tilbage til deres oprindelige position.

UC Santa Cruz geologi professor Robert Coe vil præsentere sit papir, "Hvad vi ved og ikke ved om omvendelser" under det kommende American Geophysical Union (AGU) møde i Washington, D.C. i december.

Coe er emeritus -professor i geofysik, og har haft en lang og fornem karriere. Han har modtaget adskillige priser og anerkendelse for sine mange forskningsresultater. Han modtog sin ph.d. ved University of California, Berkeley, og gjorde postgraduate arbejde i Australien, før han vendte tilbage til de stater, hvor han sluttede sig til UC Santa Cruz fakultetet i 1968. Han har ydet betydelige bidrag på en række områder, herunder vulkanologi, geokemi, og tektonik. I 1970'erne, han udviklede en metode til mere præcist at måle intensiteten af ​​magnetfeltet i klipper - en metode, der bærer hans navn. Måske hans mest betydningsfulde bidrag, imidlertid, har været i paleomagnetisme, hvor han har været en pioner inden for undersøgelsen af ​​magnetfeltomvendelser.

"Jordens magnetfelt er uroligt, "sagde Coe i et interview for nylig.

Bevis for denne rastløshed kom først frem i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede, da geologer erkendte, at visse klipper udviste magnetisme, der var anderledes i orientering end Jordens dengang nuværende magnetiske felt. Selvom der på det tidspunkt blev taget lidt hensyn til det, geologer erkendte til sidst betydningen af ​​denne observation og blev interesseret i at undersøge fænomenet. En række indflydelsesrige artikler, der blev offentliggjort i 1960'erne - herunder et antal artikler, som Coe havde forfattet - kaster betydeligt lys over processen ved at identificere polaritetsovergange i både lavastrømme og sedimenter.

Processen, hvorved sten bliver magnetiseret, opstår, når de dannes, Forklarede Coe. Forskere ved meget mere om, hvordan vulkanske sten bliver magnetiseret, end de gør om sedimentære sten. Da vulkanske klipper køler, for eksempel, de bliver magnetiseret i den feltretning, der hersker i øjeblikket. Denne proces kan tage et par dage eller et par år og giver et "øjebliksbillede" af Jordens magnetfelt, han tilføjede. Følgelig, ved at studere mange forskellige sten dannet i forskellige geologiske perioder, forskere kan lave en oversigt over Jordens historie med magnetiske vandringer.

En af de bedste registreringer af jordens magnetiske vendinger kommer fra Steens Mountain i det sydøstlige Oregon. Her, en række overlappende basaltiske lavastrømme fra Miocenalderen registrerer en kompleks historie om flere tusinde års Jordens geomagnetiske historie. Væsentligt, Steens Mountain -rekorden bærer vidnesbyrd om en fuldstændig magnetisk vending, der skete i et ekstraordinært hurtigt tempo (mellem 3 og 8 grader om dagen) for omkring 15,5 millioner år siden.

Desværre, magnetiske vendinger kan være langt mere komplekse end selv de bedste, mest detaljerede paleomagnetiske registrering til rådighed. Vulkanrekorder er begrænset af den "diskontinuerlige og episodiske karakter af vulkanudbrud, "Sagde Coe. For bedre at forstå Jordens geomagnetiske historie, Coe understregede, vi skal have fremragende registreringer, ikke kun fra vulkanske sammenhænge, ​​men også fra sedimentære data.

Meget detaljerede dybhavskerner, der for nylig blev opnået under boreoperationer i Nordatlanten, kan give lynchpin. Disse blev opnået fra en lodret sektion af havbunden og tilvejebringer en kontinuerlig sekvens af magnetiserede lag.

"De nordatlantiske rekorder giver et håb, "Sagde Coe.

I dag, meget er blevet lært om vendinger i Jordens magnetfelt.

Det vides nu, for eksempel, at magnetiske vendinger sker meget oftere end tidligere antaget, og at de ofte kan forekomme ved utroligt hurtige klip. Det vides også, at den sidste komplette omvendelse, der skete 770, For 000 år siden, skete over et tidsrum på mindre end 100 år.

Meget mere, imidlertid, mangler stadig at lære.

Mest vigtigt, geologer fortsætter med at diskutere årsagen til disse vendinger.

"En magnetisk vending har bestemt et stort tilfældigt eller kaotisk aspekt, "Sagde Coe." Og den er aktiv over mange tidsskalaer. "

Selvom der er fremført en række teorier, den fremherskende forklaring antyder, at vendinger i sidste ende er knyttet til Jordens konvektive bevægelse.

"Jordens magnetfelt kommer fra en dynamo-lignende handling, der stammer fra bevægelsen af ​​metalliske væsker i den ydre kerne, " han sagde.

Forskere har også diskuteret, om en vending kan forårsage store farer, især til teknologi. Nogle har hævdet, at en vending ville forårsage fiasko i de verdensomspændende elektroniske og kommunikationssystemer. Spørgsmålet, imidlertid, er kontroversiel og forbliver ubesvaret.