Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι “πιο απλό απ’ ότι νομίζαμε”

Επιστήμονες ανίχνευσαν διάφορα μοτίβα στο μαγνητικό πεδίο της Γης που εξελίσσονται σε βάθος 1000 ετών, προσδίδοντας νέα στοιχεία για το πως λειτουργεί και προσθέτουν ένα μέτρο προσβεψιμότητας των αλλαγών του, που πριν δεν ήταν γνωστό.

Η ανακάλυψη αυτή επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν το παρελθόν του πλανήτη με μεγαλύτερη ακρίβεια, χρησιμοποιώντας αυτό το γεωμαγνητικό “αποτύπωμα” και να το συγκρίνουν με δείγματα ιζημάτων από τον Ατλαντικό και τον Ειρηνικό ωκεανό.

Τα αποτελέσματα της έρευνας, που υποστηρίζονται από το National Science Foundation, δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Earth and Planetary Science Letters.

Το γεωμαγνητικό πεδίο είναι κρίσιμης σημασίας για τον πλανήτη. Χωρίς αυτό, φορτισμένα σωματίδια του Ήλιου (“ηλιακός άνεμος”) θα κάνουν την ατμόσφαιρα να καταρρεύσει. Το πεδίο βοηθάει επίσης στην πλοήγηση των ανθρώπινων μέσων μεταφοράς, όπως και στις μεταναστεύσεις των ζώων με τρόπους που οι επιστήμονες πρόσφατα άρχισαν να κατανοούν. Αιώνες ανθρώπινης παρατήρησης, όπως και γεωλογικών δεδομένων, δείχνουν ότι το πεδίο αλλάζει δραματικά με την πάροδο του χρόνου, τόσο στην δύναμη του όσο και στην δομή του.

Βέβαια παρά το πόσο σημαντικό είναι, πολλά ερωτήματα για το γιατι και το πως αυτές οι αλλαγές συμβαίνουν, παραμένουν αναπάντητα. Η πιο απλή μορφή μαγνητικού πεδίου είναι αυτή του δίπολου – ένα ζευγάρι αντίθετων πόλων με ίδια δύναμη, όπως είναι ένας απλός μαγνήτης.

Όπως ανέφερε η μεταδιδακτορικός του Oregon State University και κύρια συγγραφέας της έρευνας, Maureen "Mo" Walczak, γνωρίζουμε εδώ και αρκετό καιρό ότι η Γη δεν είναι ένα τέλειο δίπολο, και μπορούμε να δούμε αυτές τις ατέλειες στα ιστορικά δεδομένα. Ανακαλύπτουμε ότι οι μη-διπολικές δομές δεν έχουν βραχύ χρόνο ζωής και δεν είναι απρόβλεπτες. Έχουν μεγάλη δειάρκεια ζωής, και επαναλαμβάνονται καθε 1000 χρόνια, και παραμένουν στην τοποθεσία τους κατά την δειάρκεια της ολόκαινου εποχής (Holocene). Είναι κάτι αντίστοιχο της ανακάλυψης του Άγιου Δισκοπότηρου, παρότι είναι ατελής. Είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα για την περαιτέρω κατανόηση του μαγνητικού πεδίου, και τον συγχρονισμό των δεδομένων των πυρήνων ιζημάτων με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Περίπου 800.000 χρόνια πριν, η βελόνα μιας πυξίδας θα έδειχνε προς τον νότιο πόλο γιατί το μαγνητικό πεδίο της γης ήταν ανεστραμένο. Αυτές οι αναστροφές γίνονται κάθε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια περίπου.

Ενώ οι επιστήμονες γνωρίζουν αρκετά καλά το μοτίβο των αναστροφών του μαγνητικού πεδίου της Γης, ένα δεύτερο μοτίβο μιας γεωμαγνητικής διαταραχής μέσα σε περίοδο σταθερότητας της πολικότητας, γνωστή σαν παλαιομαγνητική κοσμική μεταβολή (paleomagnetic secular variation – PSV), μπορεί να είναι το κλειδί στο να κατανοήσουμε γιατί συμβαίνουν κάποιες γεωμαγνητικές αλλαγές.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν ευθυγραμμίζεται τέλεια με τον άξονα περιστροφής του πλανήτη, το οποίο είναι και ο λόγος που ο γεωγραφικός ή “πραγματικός” βορράς διαφέρει από τον μαγνητικό βορρά. Στο βόρειο ημισφαίριο αυτή η ανισότητα του πεδίου εμφανώς καθορίζεται από περιοχές με μεγάλη γεωμαγνητική ένταση που βρίσκονται κάτω από την Βόρεια Αμερική και την Ασία.

Όπως ανέφερε ο Joseph Stoner ειδικός στον τομέα (paleomagnetic specialist) του πανεπιστημίου Oregon State University, και ένας από τους συγγραφείς της έρευνας, δεν γνωρίζαμε μέχρι τώρα αν αυτή η κατάσταση έχει κάποιο νόημα σε βάθος χρόνου, και ανακαλύψαμε οτι έχει.

Όταν το μαγνητικό πεδίο είναι πιο δυνατό κάτω από την Βόρεια Αμερική, (ή αλλιώς “North American Mode”), δίνει απότομες κλίσεις και υψηλές εντάσεις στον Βόρειο Ειρηνικό, και χαμηλές εντάσιες στην Ευρώπη με δυτικές αποκλίσεις στον Βόρειο Ατλαντικό. Αυτό είναι πιο συνεπές με το ιστορικό αρχείο.

Η ανάλογη αλλαγή προς την Ευρωπαϊκή Ήπειρο (ή αλλιώς "European mode") είναι με πολλούς τρόπους το αντίθετο. Με ήπιες κλίσεις και χαμηλές εντάσεις στον Βόρειο Ειρηνικό, και με ανατολικές αποκλίσεις στον Βόρειο Ατλαντικό, και υψηλές εντάσεις στην Ευρώπη.

Ο Stoner πρόσθεσε ότι οπως φαίνεται το μαγνητικό πεδίο είναι κάπως λιγότερο περίπλοκο απ’ ότι νομίζαμε. Είναι μια αρκετά απλή ταλάντωση που είναι αποτέλεσμα των γεωμαγνητικών μεταβολών μεταξύ μερικών συγκεκριμένων περιοχών με μεγάλο χωρικό αντίκτυπο. Δεν γνωρίζουμε τι δημιουργεί αυτές τις μεταβολές, αλλά φαίνεται ότι είναι ένας συνδυασμός παραγόντων, στις οποίες συμπεριλαμβάνεται η θερμική μεταφορά ή συναγωγή (convection) του εξωτερικού πυρήνα ο οποίος μπορεί να επηρεάζεται από το δυναμικό των κατώτερων επιπέδων του μανδύα.

Οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν το μοτίβο μελετώντας δύο πυρήνες ιζημάτων υψηλής ανάλυσης από τον κόλπο της Alaska`, που τους επέτρεψαν να αναπτύξουν μια ανακατασκευή 17.400 ετών του PSV εκείνης της περιοχής. Έπειτα σύγκριναν αυτά τα ευρήματα τους με πυρήνες ιζημάτων από άλλες περιοχές του Ειρηνικού ωκεανού ώστε να βρουν το μαγνητικό δαχτυλικό αποτύπωμα. Το οποίο βασίζεται στον προσανατολισμό του μαγνητίτη μέσα στα ιζήματα, το οποίο λειτουργεί σαν ένα μια μαγνητική καταγραφή του παρελθόντος.

Το κοινό μαγνητικό σήμα που βρέθηκε στους πυρήνες καλύπτει μια περιοχή που εκτείνεται από την Alaska μέχρι το Oregon, και μέχρι την Hawaii.

Όπως πρόσθεσε ο Walczak, η μαγνητική ευθυγράμμιση μακρινών περιβαλλοντικών ανακατασκευών χρησιμοποιώντας αντιστροφές στην παλεομαγνητική καταγραφή, προσφέρει στοιχεία για το παρελθόν σε κλίμακα των εκατοντάδων χιλιάδων ετών. Η ανάπτυξη μια συνεκτικής στρωματογραφίας του PSV θα επιτρέψει να παρακολουθήσουμε τις καταγραφές σε μια κλίμακα των μερικών αιώνων, να συγκρίνουμε γεγονότα μεταξύ των θαλάσσιων λεκανών, μέχρι να φτάσουν στο πως μεταδίδονται οι κλιματικές διαταραχές πάνω στον πλανήτη, σε κλίμακα αρκετά σχετική με την ανθρώπινη κοινωνία.

Το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από τα ενδότερα της Γης από τον ρευστό εξωτερικό πυρήνα, που αποτελείται απο σίδηρο, νικέλιο και άλλα μέταλλα που δημιουργούν ηλεκτρικά ρεύματα, που κατ’ επέκταση παράγουν μαγνητικά πεδία. Το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά δυνατο ώστε να θωρακίζει την Γη από τους Ηλιακούς ανέμους και την κοσμική ακτινοβολία. Το γεγονός ότι μεταβάλλεται είναι ευρέως γνωστό, αν και οι λόγοι παραμένουν ακόμα ένα μυστήριο.
Τώρα όμως βρισκόμαστε πιο κοντά στην λύση του.

NASA

Citation
Oregon State University. "Earth's magnetic field 'simpler than we thought'." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2017. .www.sciencedaily.com