Jordens magnetfältets styrka ändras kraftigt vart tionde år på grund av förekomsten av speciella turbulenta vågor inuti planetens kärna, "skakar upp" sin materia när den når gränsen till manteln. Franska och danska geologer skriver om detta i tidskriften Nature Geoscience.
Kärnan på vår planet består, enligt forskare idag, av två lager - en solid metallkärna i mitten och ett lager flytande järn och nickel som omger den. Denna metalliska "vätska" står inte stilla, men rör sig ständigt, som vatten i en kokande vattenkokare, och denna rörelse genererar ett magnetfält som skyddar livet på jorden från kosmiska strålar, solstolar och andra farliga kosmiska fenomen.
I dag vet ingen hur denna rörelse inträffar, eftersom det är praktiskt taget omöjligt att titta i jordens kärna med seismiska anordningar, varför forskare måste studera sina hemligheter med matematiska modeller och laboratorieexperiment för att reproducera förhållandena i kärnan med superkraft pressar och städar.
Forskare upptäckte nyligen att jordens kärna är oerhört heterogen i strukturen, vilket fick dem att misstänka att det inte finns två utan tre lager i den. Ytterligare två grupper av geologer har upptäckt ovanliga "bubblor" av järn, som stiger från kärnan till manteln, och har också hittat spår av förekomsten av en slags "jetströmmar" av järn inuti den.
Julien Obert från Institutet för jordens fysik i Paris (Frankrike) och hans kollega Christopher Finlay från Danmarks tekniska universitet i Lyngby studerade ett annat konstigt drag i jordens kärna, upptäckt i slutet av förra seklet.
Fram till den tiden trodde forskare att planetens magnetfält försvagas eller förstärks i ganska långsam takt, nästan omöjligt för våra instrument. 1978 förändrades situationen dramatiskt när de första exakta geomagnetiska instrumenten registrerade att hastigheten för dessa förändringar ökade med flera storleksordningar. Efter ungefär ett år slutade denna "spurt" och magnetfältet återkom till det normala, men något liknande upprepades under nästa decennium.
Totalt har forskare under det senaste halva seklet registrerat tio sådana händelser, vars natur, liksom deras effekt på fältstyrka och polmigration, fortfarande är en fråga om kontroverser bland geologer.
Finlay och Aubert hittade en förklaring till sitt utseende genom att undersöka data som registrerades under de tre senaste geomagnetiska bogserbilarna 2007, 2011 och 2014 och analysera resultaten från deras senaste försök att förklara hur jordens poler är inverterade.
Kampanjvideo:
Då föreslog forskare att periodiska tillfälliga eller permanenta förändringar av planetens poler var förknippade med förekomsten av speciella vibrationer inuti den, de så kallade "dynamovågorna". De rör sig från ekvatorn till polerna och återuppbyggar den magnetiska strukturen i kärnan med jämna mellanrum.
Något liknande, som noterat av geofysiker, inträffar vid tidpunkten för uppkomsten av "geomagnetiska ryck". De manifesterar sig starkast i närheten av planetens ekvator, där zoner visas där magnetfältets styrka ökar eller minskar särskilt kraftigt. Detta fick dem att tänka att sådana avvikelser kunde generera någon form av djupa vågor inuti kärnan, förknippade med att jorden roterar på sin axel.
Vägledd av denna idé skapade forskare en mycket detaljerad datormodell av sin fråga, med hjälp av vilka de beräknade hur sådana svängningar skulle uppstå och röra sig. För att genomföra dessa beräkningar behövde Aubert och Finlay en kraftfull superdator och 4 miljoner timmar datortid, men dessa kostnader lönade sig.
Det visade sig att geomagnetiska ryck visade sig i ett sådant system av sig själva på grund av att vågorna som dök upp i de centrala regionerna i kärnan gradvis avtog och intensifierades när de närmade sig dess gräns med manteln. När de nådde denna zon "väckte" dessa vibrationer på ett speciellt sätt hans materie, vilket ledde till en kraftig ökning eller minskning av magnetfältet.
Forskare hoppas att resultaten av deras beräkningar och en datormodell kommer att hjälpa till att fastställa den roll som geomagnetiska ryck spelar i utvecklingen av jordens magnetfält och i omvända polerna.
