Hvorfor jordens magnetfelt kan endre raskere enn vi trodde

Hvorfor jordens magnetfelt kan endre raskere enn vi trodde
Det har lenge vært et mysterium hvor raskt jordas magnetfelt endres.
Andrey VP / Shutterstock

Jordens magnetfelt, generert 3,000 km under føttene våre i den flytende jernkjernen, er avgjørende viktig for livet på planeten vår. Det strekker seg ut i verdensrommet og pakker oss inn i et elektromagnetisk teppe som beskytter atmosfæren og satellittene mot solstråling.

Likevel er magnetfeltet stadig endring i både sin styrke og retning og har gjennomgått noen dramatiske skift i fortiden. Dette inkluderer gåtefulle reverseringer av magnetpolene, der sørpolen blir nordpolen og omvendt.

Et mangeårig spørsmål har vært hvor raskt feltet kan endre seg. Vår nye studie, publisert i Nature Communications, har avdekket noen svar.

Raske forandringer av magnetfeltet er av stor interesse fordi de representerer den mest ekstreme oppførselen til havet av smeltet jern i væskekjernen. Ved å knytte de observerte endringene til kjerneprosesser, kan vi lære viktig informasjon om en ellers utilgjengelig region av planeten vår.

Historisk har de raskeste endringene i jordas magnetfelt vært forbundet med reverseringer, som oppstår med uregelmessige intervaller noen få ganger hvert million år. Men vi oppdaget feltendringer som er mye raskere og nyere enn noen av dataene knyttet til faktiske reverseringer.

Magnetisk reversering. (hvorfor jordens magnetfelt kan endre seg raskere enn vi trodde)
Magnetisk reversering.
NASA.

I dag hjelper satellitter med å overvåke endringer i felt i både rom og tid, komplementert med navigasjonsregister og bakkebaserte observatorier. Denne informasjonen avslører at endringer i det moderne feltet er ganske omfattende, rundt en tidel av en grad per år. Men mens vi vet at feltet har eksistert i minst 3.5 milliarder år, vi vet ikke så mye om atferden før 400 år siden.


Få det siste fra InnerSelf


For å spore det eldgamle feltet analyserer forskere magnetismen registrert av sedimenter, lavastrømmer og menneskeskapte gjenstander. Det er fordi disse materialene inneholder mikroskopiske magnetiske korn som registrerer signaturen til Jordens felt på det tidspunktet de avkjølte (for lavas) eller ble lagt til landmassen (for sedimenter). Sediment registrerer seg fra det sentrale Italia rundt tiden for den siste polaritets reverseringen for nesten 800,000 XNUMX år siden antyder relativt raske feltendringer når en grad per år.

Slike målinger er imidlertid ekstremt utfordrende med resultater fortsatt diskuteres. For eksempel er det usikkerheter i prosessen der sedimenter skaffer seg magnetisme.

Forbedrede målinger

Forskningen vår tar en annen tilnærming ved å bruke datamodeller basert på fysikken i feltgenerasjonsprosessen. Dette er kombinert med en nylig publisert rekonstruksjon av globale variasjoner i jordas magnetfelt som spenner over de siste 100,000 XNUMX årene, basert på en sammenstilling av målinger fra sedimenter, lavas og gjenstander.

Dette viser at endringer i retning av jordas magnetfelt nådde hastigheter som er opptil ti grader per år - ti ganger større enn de raskeste rapporterte variasjonene for øyeblikket.

De raskeste observerte endringene i den geomagnetiske feltretningen skjedde for rundt 39,000 XNUMX år siden. Dette skiftet var assosiert med et lokalt svakt felt i en avgrenset region like ved vestkysten av Mellom-Amerika. Arrangementet fulgte den globale "Laschamp utflukt”- en" mislykket reversering "av jordas magnetfelt for rundt 41,000 XNUMX år siden, der magnetpolene kort tid beveget seg langt fra de geografiske polene før de kom tilbake.

De raskeste endringene ser ut til å være assosiert med lokal svekkelse av magnetfeltet. Vår modell antyder at dette er forårsaket av bevegelse av lapper av intensivt magnetfelt over overflaten av væskekjernen. Disse lappene er mer utbredt på lavere breddegrader, noe som tyder på at fremtidige søk etter raske retningsendringer bør fokusere på disse områdene.

Effekten av samfunnet

Endringer i magnetfeltet, for eksempel reversering, utgjør sannsynligvis ikke noen trussel for livet. Mennesker klarte å leve gjennom den dramatiske Laschamp-ekskursjonen. I dag er trusselen hovedsakelig nede i vår avhengighet av elektronisk infrastruktur. Hendelser i romværet som geomagnetiske stormer som oppstår som følge av samspillet mellom magnetfeltet og innkommende solstråling, kan forstyrre satellittkommunikasjon, GPS og strømnett.

Dette er bekymringsfullt - de økonomiske kostnadene ved et kollaps av det amerikanske kraftnettet på grunn av et romvær-arrangement er estimert til rundt en billion dollar. Trusselen er alvorlig nok til at romværet kan fremstå som en høy prioritet på Storbritannias nasjonale risikoregister.

Hendelser i romværet har en tendens til å være mer utbredt i regioner der magnetfeltet er svakt - noe vi vet kan skje når feltet endrer seg raskt. Dessverre antyder datasimuleringer at retningsendringer oppstår etter at feltstyrken begynner å svekkes, noe som betyr at vi ikke kan forutsi fall i feltstyrke bare ved å overvåke feltretningen. Framtidig arbeid med mer avanserte simuleringer kan kaste mer lys over dette problemet.

Er det nok en rask endring i magnetfeltet på vei? Dette er veldig vanskelig å svare på. De raskeste endringene er også de sjeldneste hendelsene: for eksempel er endringene identifisert rundt Laschamp-utflukten over to ganger raskere enn noen andre endringer som har skjedd de siste 100,000 XNUMX årene.

Dette gjør det vanskelig for forskere å forutsi raske endringer - det er "svarte svanehendelser" som kommer som en overraskelse og som har stor innvirkning. En mulig vei videre er å bruke fysikkbaserte modeller for hvordan feltet oppfører seg som en del av prognosen.

Vi har fortsatt mye å lære om “fartsgrensen” for jordas magnetfelt. Raske forandringer er ennå ikke direkte observert under en polaritets reversering, men de bør forventes siden feltet antas å bli globalt svakt på disse tidspunktene.Den Conversation

om forfatteren

Christopher Davies, førsteamanuensis, University of Leeds

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Den menneskelige sværmen: Hvordan Samfunnene våre oppstår, trives og faller

av Mark W. Moffett
0465055680Hvis en sjimpanse ventures inn i en annen gruppes territorium, vil det nesten helt sikkert bli drept. Men en New Yorker kan fly til Los Angeles - eller Borneo - med svært lite frykt. Psykologer har gjort lite for å forklare dette: I mange år har de hevdet at vår biologi setter en hard øvre grense - om 150 folk - på størrelsen på våre sosiale grupper. Men menneskelige samfunn er faktisk langt større. Hvordan klarer vi - stort sett - å komme sammen med hverandre? I denne paradigm-splittende boken trekker biolog Mark W. Moffett på funn i psykologi, sosiologi og antropologi for å forklare de sosiale tilpasningene som binder samfunn. Han undersøker hvordan spenningen mellom identitet og anonymitet definerer hvordan samfunn utvikler, fungerer og feiler. overgår Guns, Germs, and Steel og sapiens, Den menneskelige sværmen avslører hvordan menneskeheten skapt sprawling sivilisasjoner av uovertruffen kompleksitet - og hva det vil ta for å opprettholde dem. Tilgjengelig på Amazon

Miljø: Vitenskapen bak historiene

av Jay H. Withgott, Matthew Laposata
0134204883Miljø: Vitenskapen bak historiene er en bestselger for det innledende miljøvitenskapskurset kjent for sin studentvennlige fortellestil, integrasjon av virkelige historier og casestudier og presentasjon av den nyeste vitenskap og forskning. De 6th Edition har nye muligheter for å hjelpe elevene til å se sammenhenger mellom integrerte casestudier og vitenskapen i hvert kapittel, og gi dem muligheter til å anvende den vitenskapelige prosessen på miljømessige hensyn. Tilgjengelig på Amazon

Gjennomførbar Planet: En veiledning til mer bærekraftig levebrød

av Ken Kroes
0995847045Er du bekymret for tilstanden på planeten vår og håper at regjeringer og bedrifter vil finne en bærekraftig måte for oss å leve? Hvis du ikke tenker på det for hardt, kan det fungere, men vil det? Venstre på egenhånd, med drivere av popularitet og fortjeneste, er jeg ikke så overbevist om at det vil. Den manglende delen av denne ligningen er deg og meg. Personer som tror at bedrifter og regjeringer kan gjøre det bedre. Personer som tror at gjennom handling, kan vi kjøpe litt mer tid til å utvikle og implementere løsninger på våre kritiske problemer. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}

FRA REDAKTØRENE

InnerSelf Nyhetsbrev: September 6, 2020
by InnerSelf Staff
Vi ser livet gjennom linsene til vår oppfatning. Stephen R. Covey skrev: "Vi ser verden, ikke som den er, men som vi er──eller som vi er betinget av å se den." Så denne uken ser vi på noen ...
InnerSelf Nyhetsbrev: August 30, 2020
by InnerSelf Staff
Veiene vi ferdes i disse dager er like gamle som tiden, men de er nye for oss. Erfaringene vi har er like gamle som tidene, men de er også nye for oss. Det samme gjelder for ...
Når sannheten er så forferdelig at det gjør vondt, ta handling
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Midt i alle gruene som skjer i disse dager, er jeg inspirert av håpstrålene som skinner gjennom. Vanlige mennesker som står opp for det som er riktig (og mot det som er galt). Baseballspillere, ...
Når ryggen din er mot veggen
by Marie T. Russell, InnerSelf
Jeg elsker internett. Nå vet jeg at mange mennesker har mange dårlige ting å si om det, men jeg elsker det. Akkurat som om jeg elsker menneskene i livet mitt - de er ikke perfekte, men jeg elsker dem uansett.
InnerSelf Nyhetsbrev: August 23, 2020
by InnerSelf Staff
Alle kan nok være enige om at vi lever i rare tider ... nye opplevelser, nye holdninger, nye utfordringer. Men vi kan bli oppmuntret til å huske at alt alltid er i flyt, ...