Jordens sidste magnetfeltvending tog meget længere tid end engang troet

Jordens magnetfelt virker stabilt og sandt - pålideligt nok til at navigere forbi.

Endnu, stort set skjult for dagligdagen, marken driver, vokser og aftager. Den magnetiske nordpol går i øjeblikket mod Sibirien, som for nylig tvang Global Positioning System, der ligger til grund for moderne navigation, til at opdatere sin software hurtigere end forventet for at tage højde for skiftet.

Og hvert par hundrede tusinde år eller deromkring, magnetfeltet forskydes dramatisk og vender dets polaritet:Magnetisk nord skifter til den geografiske sydpol og, til sidst, tilbage igen. Denne vending er sket utallige gange i løbet af Jordens historie, men forskere har kun en begrænset forståelse af, hvorfor feltet vender og hvordan det sker.

Nyt arbejde fra University of Wisconsin-Madison geolog Brad Singer og hans kolleger finder, at den seneste feltomvendelse, omkring 770, For 000 år siden, tog mindst 22, 000 år at gennemføre. Det er flere gange længere end tidligere antaget, og resultaterne sætter yderligere spørgsmålstegn ved kontroversielle fund om, at nogle vendinger kan forekomme inden for en menneskelig levetid.

Den nye analyse - baseret på fremskridt inden for målekapaciteter og en global undersøgelse af lavastrømme, havsedimenter og antarktiske iskerner – giver et detaljeret kig på en turbulent tid for Jordens magnetfelt. Over årtusinder, feltet svækket, delvist forskudt, stabiliseret igen og derefter endelig vendt for godt til den orientering, vi kender i dag.

Resultaterne giver et klarere og mere nuanceret billede af vendinger på et tidspunkt, hvor nogle forskere mener, at vi måske oplever de tidlige stadier af en vending, efterhånden som feltet svækkes og bevæger sig. Andre forskere bestrider ideen om en nutidig vending, hvilket sandsynligvis ville påvirke vores stærkt elektroniske verden på usædvanlige måder.

Singer udgav sit værk 7. august i tidsskriftet Videnskab fremskridt . Han samarbejdede med forskere ved Kumamoto University i Japan og University of California, Santa Cruz.

"Reversals genereres i de dybeste dele af Jordens indre, men virkningerne viser sig hele vejen gennem Jorden og især på Jordens overflade og i atmosfæren, "forklarer Singer." Medmindre du har en komplet, præcis og højopløselig registrering af, hvordan en feltomvendelse virkelig er på overfladen af ​​jorden, det er svært overhovedet at diskutere, hvad mekanikken ved at generere en vending er."

Jordens magnetfelt frembringes af planetens ydre kerne af flydende jern, når det drejer rundt om den faste indre kerne. Denne dynamo -handling skaber et felt, der er mest stabilt gennem stort set de geografiske nord- og sydpoler, men feltet forskydes og svækkes betydeligt under vendinger.

Efterhånden som nye klipper dannes - typisk enten som vulkanske lavastrømme eller sedimenter, der aflejres på havbunden - registrerer de magnetfeltet på det tidspunkt, de blev skabt. Geologer som Singer kan undersøge denne globale rekord for at sammensætte historien om magnetfelter, der går millioner af år tilbage. Rekorden er klarest for den seneste vending, opkaldt Matuyama-Brunhes efter forskerne, der først beskrev vendinger.

For den aktuelle analyse, Singer og hans team fokuserede på lavastrømme fra Chile, Tahiti, Hawaii, Caribien og De Kanariske Øer. Holdet indsamlede prøver fra disse lavastrømme over flere feltsæsoner.

"Lavastrømme er ideelle optagere af magnetfeltet. De har en masse jernholdige mineraler, og når de køler, de låser i retning af marken, "siger Singer." Men det er en plettet plade. Ingen vulkaner bryder ud kontinuerligt. Så vi er afhængige af omhyggeligt feltarbejde for at identificere de rigtige poster."

Forskerne kombinerede magnetiske aflæsninger og radioisotopdatering af prøver fra syv lavastrømssekvenser for at genskabe magnetfeltet over et spænd på omkring 70, 000 år centreret om Matuyama-Brunhes-vending. De stolede på opgraderede metoder udviklet i Singers WiscAr geokronologiske laboratorium for mere præcist at datere lavastrømmene ved at måle argon produceret fra radioaktivt henfald af kalium i klipperne.

De fandt ud af, at den endelige vending var hurtig efter geologiske standarder, mindre end 4, 000 år. Men det blev forudgået af en længere periode med ustabilitet, der omfattede to udflugter - midlertidige, delvise tilbageførsler - strækker sig yderligere 18 tilbage, 000 år. Denne spændvidde er mere end dobbelt så lang som foreslået af nylige forslag, at alle tilbageførsler afsluttes inden for 9, 000 år.

Lavastrømningsdataene blev bekræftet af magnetiske aflæsninger fra havbunden, som giver en mere kontinuerlig, men mindre præcis datakilde end lavasten. Forskerne brugte også antarktiske iskerner til at spore aflejringen af ​​beryllium, som frembringes af kosmisk stråling, der kolliderer med atmosfæren. Når magnetfeltet vender, det svækkes og tillader mere stråling at ramme atmosfæren, producerer mere beryllium.

Siden menneskeheden begyndte at registrere styrken af ​​magnetfeltet, det er faldet i styrke omkring fem procent hvert århundrede. Som plader som Singers show, et svækkelsesfelt synes at være en forløber for en eventuel vending, selvom det langt fra er klart, at en vending er nært forestående.

Et vendefelt kan i væsentlig grad påvirke navigation og satellit- og jordbaseret kommunikation. Men den nuværende undersøgelse tyder på, at samfundet ville have generationer til at tilpasse sig en lang periode med magnetisk ustabilitet.

"Jeg har arbejdet med dette problem i 25 år, " siger Singer, der snuble i paleomagnetisme, da han indså, at de vulkaner, han studerede, tjente som en god oversigt over Jordens magnetfelter. "Og nu har vi en rigere rekord og bedre dateret rekord af denne sidste vending end nogensinde før."