Simuleringer viser, at magnetfeltet kan ændre sig 10 gange hurtigere end tidligere antaget

En ny undersøgelse fra University of Leeds og University of California i San Diego afslører, at ændringer i retningen af ​​Jordens magnetfelt kan finde sted 10 gange hurtigere end tidligere antaget.

Deres undersøgelse giver ny indsigt i den hvirvlende strøm af jern 2800 kilometer under planetens overflade, og hvordan det har påvirket magnetfeltets bevægelse gennem de sidste hundrede tusinde år.

Vores magnetfelt genereres og vedligeholdes af en konvektiv strøm af smeltet metal, der danner Jordens ydre kerne. Bevægelse af det flydende jern skaber de elektriske strømme, der driver feltet, som ikke kun hjælper med at guide navigationssystemer, men også hjælper med at beskytte os mod skadelig ekstra terrestrisk stråling og holde vores atmosfære på plads.

Magnetfeltet ændrer sig konstant. Satellitter giver nu nye midler til at måle og spore dets aktuelle skift, men feltet eksisterede længe før opfindelsen af ​​menneskeskabte optageenheder. For at fange udviklingen af ​​feltet tilbage gennem geologisk tid analyserer forskere de magnetiske felter registreret af sedimenter, lavastrømme og menneskeskabte artefakter. Nøjagtig sporing af signalet fra Jordens kernefelt er ekstremt udfordrende, og derfor diskuteres de hastigheder af feltændringer, der estimeres af disse typer analyser, stadig.

Nu, Dr. Chris Davies, lektor ved Leeds og professor Catherine Constable fra Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego, i Californien har taget en anden tilgang. De kombinerede computersimuleringer af feltgenereringsprocessen med en nyligt offentliggjort rekonstruktion af tidsvariationer i Jordens magnetfelt, der spænder over de sidste 100, 000 år

Deres studie, udgivet i Naturkommunikation , viser, at ændringer i retningen af ​​Jordens magnetfelt nåede hastigheder, der er op til 10 gange større end de hurtigste i øjeblikket rapporterede variationer på op til en grad om året.

De viser, at disse hurtige ændringer er forbundet med lokal svækkelse af magnetfeltet. Dette betyder, at disse ændringer generelt er sket omkring tidspunkter, hvor feltet har vendt polaritet eller under geomagnetiske udsving, når dipolaksen - svarende til feltlinjer, der kommer ud fra den ene magnetiske pol og konvergerer ved den anden - bevæger sig langt fra nord og syd. geografiske poler.

Det klareste eksempel på dette i deres undersøgelse er en skarp ændring i den geomagnetiske feltretning på omkring 2,5 grader om året 39, 000 år siden. Dette skift var forbundet med en lokalt svag feltstyrke, i et begrænset rumligt område lige ud for Mellemamerikas vestkyst, og fulgte den globale Laschamp-udflugt - en kort vending af Jordens magnetfelt på omkring 41, 000 år siden.

Lignende hændelser er identificeret i computersimuleringer af feltet, som kan afsløre mange flere detaljer om deres fysiske oprindelse end den begrænsede palæomagnetiske rekonstruktion.

Deres detaljerede analyse indikerer, at de hurtigste retningsændringer er forbundet med bevægelse af omvendte flux-pletter hen over overfladen af ​​den flydende kerne. Disse pletter er mere udbredte på lavere breddegrader, foreslår, at fremtidige søgninger efter hurtige ændringer i retning bør fokusere på disse områder.

Dr. Davies, fra Skolen for Jord og Miljø, sagde:"Vi har meget ufuldstændig viden om vores magnetfelt før 400 år siden. Da disse hurtige ændringer repræsenterer noget af den mere ekstreme adfærd af den flydende kerne, kunne de give vigtige oplysninger om adfærden i Jordens dybe indre."

Professor Constable sagde:"Det kan være meget udfordrende at forstå, om computersimuleringer af magnetfeltet nøjagtigt afspejler det geomagnetiske felts fysiske adfærd som udledt af geologiske optegnelser.

"Men i dette tilfælde har vi været i stand til at vise fremragende overensstemmelse i både ændringshastigheden og den generelle placering af de mest ekstreme hændelser på tværs af en række computersimuleringer. Yderligere undersøgelse af den udviklende dynamik i disse simuleringer tilbyder en nyttig strategi til at dokumentere, hvordan sådanne hurtige ændringer forekommer, og om de også findes i tider med stabil magnetisk polaritet som det, vi oplever i dag."