Odwrócenie biegunów magnetycznych Ziemi

NASA Goddard Space Flight Center/CC BY 2.0/Flickr

W latach 50. oceaniczne statki badawcze rejestrowały zagadkowe dane oparte na magnetyzm dna oceanu. Ustalono, że skała dna oceanu miała pasma osadzonych tlenków żelaza, które na przemian wskazywały geograficzną północ i geograficzne południe. Nie po raz pierwszy znaleziono tak mylące dowody. Na początku XX wieku geolodzy znalazłem trochę skała wulkaniczna został namagnesowany w sposób odwrotny do oczekiwanego. Ale to obszerne dane z lat pięćdziesiątych skłoniły do ​​szerokiego badania i do roku 1963 zaproponowano teorię odwrócenia pola magnetycznego Ziemi. Od tamtej pory jest to podstawa nauki o Ziemi.

Jak powstaje pole magnetyczne Ziemi

Uważa się, że magnetyzm Ziemi jest tworzony przez powolne ruchy na zewnątrz cieczy rdzeń planety, która składa się głównie z żelaza, spowodowanego obrotem Ziemi. Podobnie jak obrót cewki generatora wytwarza pole magnetyczne, obrót ciekłego zewnętrznego jądra ziemi generuje słabe pole elektromagnetyczne. Ten pole magnetyczne rozciąga się w kosmos i służy do odchylania wiatru słonecznego od słońca. Wytwarzanie ziemskiego pola magnetycznego jest procesem ciągłym, ale zmiennym. Często zmienia się natężenie pola magnetycznego, a dokładna lokalizacja biegunów magnetycznych może dryfować. Prawdziwa północ magnetyczna nie zawsze odpowiada geograficznemu biegunowi północnemu. Może również spowodować całkowite odwrócenie polaryzacji całego pola magnetycznego Ziemi.

Jak możemy mierzyć zmiany pola magnetycznego?

Płyn do mycia , który twardnieje w skałę, zawiera ziarna tlenków żelaza, które reagują z ziemskim polem magnetycznym, kierując się w stronę bieguna magnetycznego podczas krzepnięcia skały. Ziarna te są więc trwałymi zapisami położenia ziemskiego pola magnetycznego w czasie formowania się skały. Gdy na dnie oceanu tworzy się nowa skorupa, ta zestala się, a jej cząsteczki tlenku żelaza działają jak miniaturowe igły kompasu, wskazując gdzie w danym momencie znajduje się północ magnetyczna. Naukowcy badający próbki lawy z dna oceanu mogli zauważyć, że cząsteczki tlenku żelaza wskazywały nieoczekiwane kierunki, ale aby zrozumieć, co to oznacza, musieli wiedzieć, kiedy powstały skały i gdzie się znajdowały w momencie zestalenia z płynnej lawy.

Metoda datowania skał za pomocą analizy radiometrycznej jest dostępna od początku XX wieku, więc dość łatwo było ustalić wiek próbek skał znalezionych na dno oceanu .

Wiadomo było jednak również, że dno oceanu porusza się i rozprzestrzenia w czasie, i dopiero w 1963 roku informacje o starzeniu się skał zostały połączone z informacjami o tym, jak dno oceanu się rozprzestrzenia, aby uzyskać definitywne zrozumienie, gdzie te cząstki tlenku żelaza są skierowane. czas, kiedy lawa zamieniła się w skałę.

Obszerna analiza pokazuje obecnie, że pole magnetyczne Ziemi odwróciło się około 170 razy w ciągu ostatnich 100 milionów lat. Naukowcy nadal oceniają dane i istnieje wiele sporów co do tego, jak długo trwają te okresy polaryzacji magnetycznej i czy odwrócenia następują w przewidywalnych odstępach czasu, czy też są nieregularne i nieoczekiwane.

Jakie są przyczyny i skutki?

Naukowcy tak naprawdę nie wiedzą, co powoduje odwrócenie pola magnetycznego, chociaż powielili to zjawisko w eksperymentach laboratoryjnych z roztopionymi metalami, które również spontanicznie zmienią kierunek ich pól magnetycznych. Niektórzy teoretycy uważają, że odwrócenie pola magnetycznego może być spowodowane namacalnymi zdarzeniami, takimi jak: płyta tektoniczna zderzenia lub uderzenia dużych meteorów lub asteroid, ale ta teoria jest odrzucana przez innych. Wiadomo, że prowadząc do odwrócenia magnetycznego, siła pola spada, a ponieważ siła naszego obecnego pola magnetycznego stale spada, niektórzy naukowcy sądzą, że za około 2000 lat zobaczymy kolejne odwrócenie magnetyczne.

Jeśli, jak sugerują niektórzy naukowcy, jest okres, w którym w ogóle nie ma pola magnetycznego, zanim nastąpi odwrócenie, wpływ na planetę nie jest dobrze poznany. Niektórzy teoretycy sugerują, że brak pola magnetycznego otworzy powierzchnię Ziemi na niebezpieczne Promieniowanie słoneczne które potencjalnie mogą doprowadzić do globalnego wyginięcia życia. Jednak obecnie nie ma żadnej statystycznej korelacji, którą można by wskazać w zapisie kopalnym, aby to zweryfikować. Ostatnie odwrócenie miało miejsce około 780 000 lat temu i nie ma dowodów na masowe wymieranie gatunków w tym czasie. Inni naukowcy twierdzą, że pole magnetyczne nie zanika podczas odwrócenia, a jedynie słabnie na pewien czas.

Chociaż mamy co najmniej 2000 lat, aby się nad tym zastanawiać, gdyby odwrócenie miało nastąpić dzisiaj, jednym z oczywistych skutków byłoby masowe zakłócenie systemów komunikacyjnych. W dużym stopniu wpływ burz słonecznych satelita i sygnały radiowe, odwrócenie pola magnetycznego miałoby ten sam efekt, choć w znacznie większym stopniu.