Oldtidslevn peger på et vendepunkt i Jordens historie 42, 000 år siden

Den midlertidige nedbrydning af Jordens magnetfelt 42, 000 år siden udløste store klimaændringer, der førte til globale miljøændringer og masseudryddelser, viser en ny international undersøgelse ledet af UNSW Sydney og South Australian Museum.

Dette dramatiske vendepunkt i Jordens historie - fyldt med elektriske storme, udbredte nordlys, og kosmisk stråling – blev udløst af vendingen af ​​Jordens magnetiske poler og skiftende solvinde.

Forskerne kaldte denne fareperiode 'Adams Transitional Geomagnetic Event', eller 'Adams Event' for kort - en hyldest til science fiction-forfatteren Douglas Adams, som skrev i The Hitchhiker's Guide to the Galaxy, at '42' var svaret på livet, universet, og det hele.

Resultaterne er offentliggjort i dag i Videnskab.

"For første gang nogensinde, vi har været i stand til præcist at datere timingen og miljøpåvirkningerne af den sidste magnetiske polkontakt, " siger Chris Turney, en professor ved UNSW Science og medforfatter af undersøgelsen.

"Opdagelsen blev gjort mulig med gamle newzealandske kauri træer, som har været bevaret i sedimenter i over 40, 000 år.

"Ved at bruge de gamle træer kunne vi måle, og dato, stigningen i atmosfæriske radiocarbonniveauer forårsaget af sammenbruddet af Jordens magnetfelt."

Mens forskerne allerede vidste, at de magnetiske poler midlertidigt vendte omkring 41-42, 000 år siden (kendt som 'Laschamps-udflugten'), de vidste ikke præcis, hvordan det påvirkede livet på Jorden – hvis overhovedet.

Men forskerne var i stand til at skabe en detaljeret tidsskala for, hvordan Jordens atmosfære ændrede sig i løbet af denne tid ved at analysere ringe på de gamle kauri-træer.

"Kauri-træerne er som Rosetta-stenen, hjælper os med at binde sammen registreringer af miljøændringer i huler, iskerner og tørvemoser rundt om i verden, " siger medleder professor Alan Cooper, Æresforsker ved South Australian Museum.

Forskerne sammenlignede den nyoprettede tidsskala med registreringer fra steder i Stillehavet og brugte den i global klimamodellering, fandt ud af, at væksten af ​​iskapper og gletsjere over Nordamerika og store skift i store vindbælter og tropiske stormsystemer kunne spores tilbage til Adams-begivenheden.

Et af deres første spor var, at megafauna på tværs af fastlandet Australien og Tasmanien gik gennem samtidige udryddelser 42, 000 år siden.

"Dette havde aldrig virket rigtigt, fordi det var længe efter, at aboriginerne ankom, men omkring samme tid som det australske miljø skiftede til den nuværende tørre tilstand, " siger prof. Cooper.

Avisen antyder, at Adams Event kunne forklare en masse andre evolutionære mysterier, som udryddelsen af ​​neandertalere og den pludselige udbredte fremkomst af figurativ kunst i huler rundt om i verden.

"Det er den mest overraskende og vigtige opdagelse, jeg nogensinde har været involveret i, " siger prof. Cooper.

Den perfekte (kosmiske) storm

Den magnetiske nordpol - dvs. den retning, en kompasnål peger på – har ikke en fast placering. Det slingrer normalt tæt på Nordpolen (det nordligste punkt på Jordens akse) over tid på grund af dynamiske bevægelser i Jordens kerne, ligesom den magnetiske sydpol.

Sommetider, af årsager, der ikke er klare, de magnetiske polers bevægelser kan være mere drastiske. Omkring 41, 000-42, For 000 år siden byttede de plads fuldstændigt.

"Laschamps-udflugten var sidste gang de magnetiske poler vendte, " siger prof. Turney. "De byttede plads i omkring 800 år, før de ændrede mening og byttede tilbage igen."

Indtil nu, videnskabelig forskning har fokuseret på ændringer, der skete, mens de magnetiske poler blev vendt om, da magnetfeltet blev svækket til omkring 28 procent af dets nuværende styrke.

Men ifølge holdets resultater, den mest dramatiske del var optakten til vendingen, da polerne vandrede hen over Jorden.

"Jordens magnetfelt faldt til kun 0-6 procent styrke under Adams Event, " siger prof. Turney.

"Vi havde stort set intet magnetfelt overhovedet - vores kosmiske strålingsskjold var fuldstændig væk."

Under nedbrydningen af ​​magnetfeltet, Solen oplevede adskillige 'Grand Solar Minima' (GSM), langvarige perioder med stille solaktivitet.

Selvom en GSM betyder mindre aktivitet på Solens overflade, svækkelsen af ​​dets magnetfelt kan betyde, at mere rumvejr - som soludbrud og galaktiske kosmiske stråler - kan gå Jordens vej.

"Ufiltreret stråling fra rummet flåede luftpartikler i Jordens atmosfære fra hinanden, adskille elektroner og udsende lys - en proces kaldet ionisering, " siger prof. Turney.

"Den ioniserede luft 'stegte' ozonlaget, udløser en bølge af klimaændringer over hele kloden."

Ind i hulerne

Blændende lysshows ville have været hyppige på himlen under Adams Event.

Aurora borealis og aurora australis, også kendt som nord- og sydlys, er forårsaget af solvinde, der rammer jordens atmosfære.

Normalt begrænset til de polare nordlige og sydlige dele af kloden, de farverige seværdigheder ville have været udbredt under nedbrydningen af ​​Jordens magnetfelt.

"Tidlige mennesker rundt om i verden ville have set fantastiske nordlys, glitrende slør og lagner hen over himlen, " siger prof. Cooper.

Ioniseret luft - som er en stor leder for elektricitet - ville også have øget hyppigheden af ​​elektriske storme.

"Det må have virket som dagenes ende, " siger prof. Cooper.

Forskerne teoretiserer, at de dramatiske miljøændringer kan have fået tidlige mennesker til at søge mere ly. Dette kunne forklare den pludselige optræden af ​​hulekunst rundt om i verden omkring 42, 000 år siden.

"Vi tror, ​​at de kraftige stigninger i UV-niveauer, især under soludbrud, pludselig ville gøre huler til meget værdifulde beskyttelsesrum, " siger prof. Cooper. "Det almindelige hulekunstmotiv med røde okker håndaftryk kan signalere, at det blev brugt som solcreme, en teknik, der stadig bruges i dag af nogle grupper.

"De fantastiske billeder skabt i hulerne i denne tid er blevet bevaret, mens anden kunst ude i åbne områder siden er eroderet, får det til at se ud som om kunsten pludselig starter 42, 000 år siden."

Afsløring af gamle spor

Disse fund kommer to år efter, at et særligt vigtigt gammelt kauri-træ blev afsløret ved Ngāwhā, Nordland.

Det massive træ - med en stamme, der spænder over to og en halv meter - var i live under Laschamps.

"Som andre gravede kauri-stammer, Ngāwhā-træets træ er så velbevaret, at barken stadig sidder fast, " siger UNSW's Dr. Jonathan Palmer, en specialist i dating træringe (dendrokronologi). Dr. Palmer studerede tværsnit af træerne på UNSW Science's Chronos 14Carbon-Cycle Facility.

Ved at bruge radiocarbon-datering - en teknik til at datere gamle relikvier eller begivenheder - sporede holdet ændringerne i radiocarbonniveauer under den magnetiske polvending. Disse data blev kortlagt sammen med træernes årlige vækstringe, som fungerer som en nøjagtig, naturligt tidsstempel.

Den nye tidsskala hjalp med at afsløre billedet af denne dramatiske periode i Jordens historie. Holdet var i stand til at rekonstruere kæden af ​​miljø- og udryddelseshændelser ved hjælp af klimamodellering.

"Jo mere vi kiggede på dataene, jo mere alt pegede på 42, " siger prof. Turney. "Det var uhyggeligt.

"Douglas Adams var tydeligvis inde på noget, trods alt."

En accelerator som ingen anden

Mens de magnetiske poler ofte vandrer, nogle videnskabsmænd er bekymrede over den nuværende hurtige bevægelse af den nordlige magnetiske pol hen over den nordlige halvkugle.

"Denne hastighed - sammen med svækkelsen af ​​Jordens magnetfelt med omkring ni procent i de sidste 170 år - kunne indikere en kommende vending, " siger prof. Cooper.

"Hvis en lignende begivenhed skete i dag, konsekvenserne ville være enorme for det moderne samfund. Indkommende kosmisk stråling ville ødelægge vores elnet og satellitnetværk."

Prof. Turney siger, at den menneskeskabte klimakrise er katastrofal nok uden at kaste store solændringer eller en polvending i blandingen.

"Vores atmosfære er allerede fyldt med kulstof på niveauer, som menneskeheden aldrig har set før, " siger han. "En magnetisk polvending eller ekstrem ændring i solens aktivitet ville være hidtil usete acceleratorer for klimaændringer.

"Vi har et presserende behov for at få CO2-emissionerne ned, før sådan en tilfældig begivenhed sker igen."