Waarom het magnetische veld van de aarde sneller kan veranderen dan we dachten

Waarom het magnetische veld van de aarde sneller kan veranderen dan we dachten
Het is lang een mysterie geweest hoe snel het magnetische veld van de aarde verandert.
Andrey VP / Shutterstock

Het magnetische veld van de aarde, 3,000 km onder onze voeten opgewekt in de kern van vloeibaar ijzer, is van cruciaal belang voor het leven op onze planeet. Het strekt zich uit in de ruimte en wikkelt ons in een elektromagnetische deken die de atmosfeer en satellieten beschermt tegen zonnestraling.

Toch is het magnetische veld dat wel Steeds veranderend zowel in kracht als richting en heeft in het verleden een aantal dramatische verschuivingen ondergaan. Dit bevat raadselachtige omkeringen van de magnetische polen, waarbij de zuidpool de noordpool wordt en vice versa.

Een al lang bestaande vraag is hoe snel het veld kan veranderen. Onze nieuwe studie, gepubliceerd in Nature Communications, heeft enkele antwoorden gevonden.

Snelle veranderingen van het magnetische veld zijn van groot belang omdat ze het meest extreme gedrag van de oceaan van gesmolten ijzer in de vloeibare kern vertegenwoordigen. Door de waargenomen veranderingen aan kernprocessen te koppelen, kunnen we belangrijke informatie leren over een anders ontoegankelijke regio van onze planeet.

Historisch gezien waren de snelste veranderingen in het magnetische veld van de aarde geassocieerd met omkeringen, die een paar keer per miljoen jaar met onregelmatige tussenpozen voorkomen. Maar we ontdekten veldveranderingen die veel sneller en recenter zijn dan alle gegevens die verband houden met daadwerkelijke omkeringen.

Magnetische omkering. (waarom het magnetische veld van de aarde sneller kan veranderen dan we dachten)
Magnetische omkering.
NASA.

Tegenwoordig helpen satellieten veranderingen in het veld in zowel ruimte als tijd te volgen, aangevuld met navigatierecords en observatoria op de grond. Deze informatie laat zien dat veranderingen in het moderne veld nogal zwaar zijn, ongeveer een tiende graad per jaar. Maar terwijl we weten dat het veld heeft bestaan voor minstens 3.5 miljard jaar, we weten niet veel over het gedrag van 400 jaar geleden.


Haal het laatste uit InnerSelf


Om het oude veld te volgen, analyseren wetenschappers het magnetisme dat is vastgelegd door sedimenten, lavastromen en door mensen gemaakte artefacten. Dat komt omdat deze materialen microscopisch kleine magnetische korrels bevatten die de handtekening van het aardveld vastleggen op het moment dat ze afkoelden (voor lavas) of werden toegevoegd aan de landmassa (voor sedimenten). Sedimentgegevens uit Midden-Italië rond de tijd van de laatste omkering van de polariteit, bijna 800,000 jaar geleden suggereren relatief snelle veldveranderingen het bereiken van één graad per jaar.

Dergelijke metingen zijn echter uiterst uitdagend, met resultaten nog steeds wordt gedebatteerd. Zo zijn er onzekerheden in het proces waardoor sedimenten hun magnetisme verkrijgen.

Verbeterde metingen

Ons onderzoek heeft een andere benadering door computermodellen te gebruiken op basis van de fysica van het veldgeneratieproces. Dit wordt gecombineerd met een recent gepubliceerde reconstructie van wereldwijde variaties in het magnetische veld van de aarde over de afgelopen 100,000 jaar, gebaseerd op een compilatie van metingen van sedimenten, lava's en artefacten.

Dit toont aan dat veranderingen in de richting van het magnetische veld van de aarde snelheden bereikten die tot tien graden per jaar bedragen - tien keer groter dan de snelste momenteel gerapporteerde variaties.

De snelst waargenomen veranderingen in de richting van het geomagnetische veld vonden ongeveer 39,000 jaar geleden plaats. Deze verschuiving ging gepaard met een lokaal zwak veld in een beperkt gebied net voor de westkust van Midden-Amerika. Het evenement volgde de wereldwijde "Laschamp excursie”- een“ mislukte omkering ”van het magnetische veld van de aarde ongeveer 41,000 jaar geleden, waarbij de magnetische polen kort ver van de geografische polen bewogen voordat ze terugkeerden.

De snelste veranderingen lijken verband te houden met lokale verzwakking van het magnetische veld. Ons model suggereert dat dit wordt veroorzaakt door beweging van plekken met een intens magnetisch veld over het oppervlak van de vloeibare kern. Deze plekken komen vaker voor op lagere breedtegraden, wat suggereert dat toekomstige zoekopdrachten voor snelle richtingsveranderingen zich op deze gebieden zouden moeten concentreren.

De impact van de samenleving

Veranderingen in het magnetische veld, zoals omkeringen, vormen waarschijnlijk geen levensbedreiging. Mensen hebben de dramatische Laschamp-excursie wel doorstaan. Tegenwoordig is de dreiging vooral te danken aan onze afhankelijkheid van elektronische infrastructuur. Ruimteweergebeurtenissen zoals geomagnetische stormen, als gevolg van de interactie tussen het magnetische veld en binnenkomende zonnestraling, kunnen satellietcommunicatie, GPS en elektriciteitsnetten verstoren.

Dit is verontrustend - de economische kosten van een ineenstorting van het Amerikaanse elektriciteitsnet als gevolg van een ruimteweergebeurtenis is geschat op ongeveer een biljoen dollar. De dreiging is ernstig genoeg om het ruimteweer als een hoog in het vaandel in het Britse nationale risicoregister.

Ruimteweergebeurtenissen komen vaker voor in regio's waar het magnetische veld zwak is - iets waarvan we weten dat het kan gebeuren wanneer het veld snel verandert. Helaas suggereren computersimulaties dat richtingsveranderingen optreden nadat de veldsterkte begint te verzwakken, wat betekent dat we dalingen in veldsterkte niet kunnen voorspellen door alleen de veldrichting te volgen. Toekomstig werk met meer geavanceerde simulaties kan hier meer licht op werpen.

Is er weer een snelle verandering in het magnetische veld op komst? Dit is heel moeilijk te beantwoorden. De snelste veranderingen zijn ook de zeldzaamste gebeurtenissen: de veranderingen die rond de Laschamp-excursie zijn vastgesteld, zijn bijvoorbeeld meer dan twee keer sneller dan alle andere veranderingen die zich in de afgelopen 100,000 jaar hebben voorgedaan.

Dit maakt het moeilijk voor wetenschappers om snelle veranderingen te voorspellen - het zijn 'black swan events' die als een verrassing komen en een grote impact hebben. Een mogelijke route voorwaarts is om op fysica gebaseerde modellen te gebruiken van hoe het veld zich gedraagt ​​als onderdeel van de voorspelling.

We moeten nog veel leren over de 'snelheidslimiet' van het magnetische veld van de aarde. Snelle veranderingen zijn nog niet direct waargenomen tijdens een omkering van de polariteit, maar ze kunnen worden verwacht, aangezien wordt aangenomen dat het veld op dit moment globaal zwak wordt.The Conversation

Over de auteur

Christopher Davies, universitair hoofddocent, Universiteit van Leeds

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

The Human Swarm: Hoe onze samenlevingen opkomen, bloeien en vallen

door Mark W. Moffett
0465055680Als een chimpansee zich op het grondgebied van een andere groep begeeft, zal deze vrijwel zeker worden gedood. Maar een New Yorker kan met heel weinig angst naar Los Angeles - of Borneo - vliegen. Psychologen hebben er weinig aan gedaan om dit te verklaren: al jarenlang hebben ze geoordeeld dat onze biologie een harde bovengrens stelt - over 150-mensen - over de omvang van onze sociale groepen. Maar menselijke samenlevingen zijn in feite veel groter. Hoe kunnen we - in grote lijnen - met elkaar overweg? In dit paradigma-verbrijzelende boek, baseert bioloog Mark W. Moffett zich op bevindingen in de psychologie, sociologie en antropologie om de sociale aanpassingen te verklaren die samenlevingen binden. Hij onderzoekt hoe de spanning tussen identiteit en anonimiteit bepaalt hoe samenlevingen zich ontwikkelen, functioneren en falen. Overtreffen Geweren, ziektekiemen en staal en te sapiens, De menselijke zwerm onthult hoe de mensheid uitgestrekte beschavingen met een ongeëvenaarde complexiteit heeft gecreëerd - en wat het zal kosten om ze te ondersteunen. Beschikbaar op Amazon

Environment: The Science Behind the Stories

door Jay H. Withgott, Matthew Laposata
0134204883Milieu: de wetenschap achter de verhalen is een bestseller voor de inleidende milieukunde die bekend staat om zijn studentvriendelijke verhaalstijl, de integratie van echte verhalen en casestudy's en de presentatie van de nieuwste wetenschap en onderzoek. De 6th Edition biedt nieuwe mogelijkheden om studenten te helpen om verbanden te leggen tussen geïntegreerde casestudy's en de wetenschap in elk hoofdstuk, en biedt hen mogelijkheden om het wetenschappelijke proces toe te passen op milieuzorg. Beschikbaar op Amazon

Feasible Planet: een gids voor een duurzamer leven

door Ken Kroes
0995847045Maak je je zorgen over de toestand van onze planeet en hoop je dat overheden en bedrijven een duurzame manier vinden om te leven? Als je er niet te hard over nadenkt, kan dat werken, maar zal het wel? Alleen gelaten, met aanjagers van populariteit en winst, ben ik er niet zo van overtuigd dat dat zal lukken. Het ontbrekende deel van deze vergelijking is jij en ik. Individuen die geloven dat bedrijven en overheden beter kunnen doen. Individuen die geloven dat we door actie, we een beetje meer tijd kunnen kopen om oplossingen voor onze kritieke problemen te ontwikkelen en te implementeren. Beschikbaar op Amazon

Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.com, MightyNatural.com, en te ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}

VAN DE REDACTIE

De dag van afrekening is gekomen voor de GOP
by Robert Jennings, InnerSelf.com
De Republikeinse partij is niet langer een pro-Amerikaanse politieke partij. Het is een onwettige pseudo-politieke partij vol radicalen en reactionairen met als doel het verstoren, destabiliseren en ...
Waarom Donald Trump de grootste verliezer van de geschiedenis zou kunnen zijn
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Bijgewerkt 2 juli 20020 - Deze hele coronavirus pandemie kost een fortuin, misschien 2 of 3 of 4 fortuinen, allemaal van onbekende grootte. Oh ja, en honderdduizenden, misschien een miljoen mensen zullen sterven ...
Blue-Eyes vs Brown Eyes: hoe racisme wordt onderwezen
by Marie T. Russell, InnerSelf
In deze aflevering van Oprah Show uit 1992 leerde de bekroonde antiracistische activist en opvoeder Jane Elliott het publiek een harde les over racisme door te laten zien hoe gemakkelijk het is om vooroordelen te leren.
Er komt een verandering ...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 mei 2020) Terwijl ik het nieuws bekijk over de gebeurtenissen in Philadelphia en andere steden in het land, doet mijn hart pijn voor wat er gebeurt. Ik weet dat dit deel uitmaakt van de grotere verandering die doorgaat ...
Een lied kan het hart en de ziel verheffen
by Marie T. Russell, InnerSelf
Ik heb verschillende manieren om de duisternis uit mijn hoofd te verwijderen wanneer ik merk dat het is binnengeslopen. Een daarvan is tuinieren of tijd doorbrengen in de natuur. De andere is stilte. Een andere manier is lezen. En een die ...