En ny studie från University of Leeds och University of California, San Diego, visar att förändringar i riktning mot jordens magnetfält kan uppstå tio gånger snabbare än tidigare trott.
Deras studie ger ny insikt om det virvlande järnflödet på 2 800 kilometer under planetens yta och hur det har påverkat magnetfältets rörelse under de senaste hundra tusen åren.
Vårt magnetfält skapas och upprätthålls av det konvektiva flödet av smält metall som bildar jordens yttre kärna. Flyttning av flytande järn skapar elektriska strömmar som matar fältet, vilket inte bara hjälper till att orientera navigationssystem, utan också hjälper till att skydda oss från skadlig utomjordisk strålning och håller vår atmosfär på plats.
Magnetfältet förändras ständigt. Satelliter tillhandahåller nu nya medel för att mäta och spåra dess nuvarande skift, men fältet har funnits länge innan konstgjorda inspelningsanordningar uppfanns. För att fånga fältets utveckling bakåt genom geologisk tid analyserar forskare magnetfält registrerade av nederbörd, lavaflöden och konstgjorda artefakter. Att exakt spåra signalen från jordens huvudfält är extremt utmanande, och därför diskuteras fortfarande fältförändringens bedömning av dessa typer av analyser.
Nu dr. Chris Davis, docent vid Leeds och professor Catherine Constable från H. Scripps, University of California, San Diego, tog en annan inställning. De kombinerade datorsimuleringar av fältgenerationsprocessen med en nyligen publicerad rekonstruktion av jordens magnetfältförändringar under de senaste 100 000 åren.
Deras studie, publicerad i Nature Communications, visar att förändringar i riktning mot jordens magnetfält har nått hastigheter som är tio gånger den snabbaste strömfluktuationen på upp till en grad per år.
De visar att dessa snabba förändringar är förknippade med lokal försvagning av magnetfältet. Detta innebär att dessa förändringar vanligtvis inträffade vid tidpunkter då fältet ändrade polaritet, eller under geomagnetiska avvikelser, när dipolens axel, motsvarande kraftlinjerna som uppstår vid en magnetpol och konvergerar vid den andra, rör sig långt från platser till norr och söder. geografiska poler.
Det mest slående exemplet på detta i deras studie är den plötsliga förändringen i det geomagnetiska fältets riktning med cirka 2,5 grader per år för 39 000 år sedan. Denna förskjutning förknippades med lokalt svaga fältstyrkor i en begränsad rumslig region utanför Centralamerikas västkust och följde den globala Lashamp-vandringen - en kort förändring i jordens magnetfält för cirka 41 000 år sedan.
Kampanjvideo:
Sådana händelser avslöjas i datorsimuleringar av fältet, som kan avslöja mycket mer detaljer om deras fysiska ursprung än en begränsad paleomagnetisk rekonstruktion.
Deras detaljerade analys visar att de snabbaste riktningsförändringarna är förknippade med rörelsen av bakflödesfläckar längs vätskekärnans yta. Dessa fläckar är vanligare vid lägre breddegrader, vilket tyder på att framtida sökningar efter snabba riktningsförändringar bör fokusera på dessa områden.
Dr. Davis från Earth and Environment School sa:”Vi har en mycket ofullständig kunskap om vårt magnetfält fram till för 400 år sedan. Eftersom dessa snabba förändringar representerar några av de mer extrema egenskaperna hos vätskekärnan, kan de ge viktiga insikter om jordens inre.
Prof Constable sa:”Att förstå om datorsimuleringar av magnetfältet exakt återspeglar det fysiska beteendet hos det geomagnetiska fältet, vilket indikeras av geologiska data, kan vara mycket svårt.
”Men i det här fallet lyckades vi nå ömsesidig förståelse både om förändringsgraden och om den allmänna platsen för de mest extrema händelserna i ett antal datasimuleringar. Ytterligare studier av utvecklingen av dynamik i dessa simuleringar erbjuder en användbar strategi för att dokumentera hur sådana snabba förändringar inträffar och om de också upptäcks under tider med stabil magnetisk polaritet, till exempel vad vi upplever i dag.