Geologer har upptäckt att starka förändringar i polariteten i jordens magnetfält kan inträffa på mycket kort tid - bara ett och ett halvt sekel räcker för att polerna ska vända mer än 100 grader. Forskare kom till denna slutsats som ett resultat av radioisotop och paleomagnetisk analys av stalagmiter ungefär 100 tusen år gamla, som finns i en av grottorna i södra Kina. Dessutom kan en så snabb övergång vara början på en lång period med geodynamisk anomali, där jordens magnetfält ändrar riktning ganska ofta och snabbt under ett årtusendeskift, skriver forskare i Proceedings of National Academy of Sciences.
I början av 1900-talet upptäckte geologer att jordens södra och norrmagnetiska poler bytte plats flera gånger under vår planet. Processen att byta polerna har en stokastisk karaktär och har därför inte en uttalad period - mellan två på varandra följande förändringar i positioner kan inträffa som flera tiotals årtusenden och flera miljoner år. Samtidigt, under en persons liv på jorden, har en sådan inversion aldrig hänt.
Det tros att den sista av dessa omvälvningar inträffade för cirka 773 tusen år sedan, men efter det så kallade "geomagnetiska utflykter" - perioder med magnetfältinstabilitet, i vilken magnetfältets riktning tillfälligt roterar genom en vinkel från 60 till 180 grader, varefter ganska snabbt återgår till sin ursprungliga position. Fältstyrkan under sådana händelser i vissa områden kan minskas till nästan noll. Liksom i fallet med fullständig inversion av magnetfältet, är dessa perioder av instabilitet förknippade med turbulenta processer som förekommer i flytande metallskalet i jordens kärna, men en entydig förklaring till denna effekt har ännu inte föreslagits.
För att studera mer detaljerat de processer som uppstår under en sådan geomagnetisk utflykt föreslog geologer från Taiwan, Kina och Australien, under ledning av Chuan-Chou Shen från National Taiwan University, att studera stalagmiter från Sanxing Cave i södra Kina.
Plats för Sanxing Cave, där stalagmiter samlades för paleomagnetisk forskning och fotografier av två stalagmiter undersökta.
Analys av innehållet av uran- och thoriumisotoper i stalagmiter gjorde det möjligt att datera proverna med en noggrannhet på 10 år: det visade sig att bergens ålder sträcker sig från 91 till 107 tusen år. Ytterligare paleomagnetiska studier visade att under detta intervall observerades ett ganska stort antal magnetodynamiska avvikelser på jorden, där varaktigheten och frekvensen varierade kraftigt. Amplituden för magnetfältets reversering under denna period överskred ibland 100 grader, medan dessa rotationer visade en uttalad asymmetri - relativt normal riktning roterade polariteten på östra halvklotet huvudsakligen till söder och öster.
Det visade sig att om perioden från 92 till 98 tusen år sedan, några perioder med anomalier sträckte sig i årtusenden, var 103-106 tusen år sedan varaktigheten av geomagnetiska utflykter något mindre - flera århundraden. Forskare lyckades också mäta varaktigheten på omvändningen av magnetfältet. Det visade sig att jordens magnetfält bara tog cirka 144 år att vända hundra grader - det är mycket mindre än den tid som forskare tidigare ansåg vara tillräckliga för en sådan process.
Lutningen av jordens magnetiska axel under perioden från 99 till 96 tusen år sedan (vänster) och diagrammet för maximal förskjutning av planetens magnetiska pol under denna period (höger).
Kampanjvideo:
Enligt geologer gjorde uppgifterna de för första gången möjligt att uppskatta de temporära egenskaperna hos geomagnetiska utflykter med en kraftig förändring av polariteten i jordens magnetfält med sådan precision. Verkets författare konstaterar att under perioder med sådana avvikelser är planetens magnetfält alltid försvagat, på grund av vilken kosmisk strålning kan tränga djupare in i atmosfären. Resultaten av arbetet visade att en förändring av magnetisk polaritet kan hända mycket snabbt, och om detta händer kommer det att påverka satellitsystem, biosfären och det mänskliga samhället.
För att mer exakt studera dynamiken i jordens magnetfält bedriver forskare inte bara geologisk forskning utan använder också moderna beräkningsmetoder. Så med hjälp av datormodellering kunde geologer visa att förändringen i den magnetiska polariteten på vår planet, troligen, inträffar till följd av påverkan av dynamovågor i kärnan. Det är intressant att ibland, när man studerar så komplexa problem, inte bara moderna tillvägagångssätt räddas utan också ritualerna för människor som bodde på jorden för mer än tusen år sedan. Så, genom att mäta magnetiseringen av sandpartiklar som bildades när de släppte eld på nötkreaturkorraler i södra Afrika, har forskare rekonstruerat bilden av fördelningen av jordens magnetfält under 1000-1600 e. Kr.
Alexander Dubov