Μελέτη υποστηρίζει ότι το γήινο μαγνητικό πεδίο είναι πιο απλό από ότι πιστεύουμε

Επιστήμονες έχουν προσδιορίσει μοτίβα στο μαγνητικό πεδίο της Γης που εξελίσσονται σε διάρκεια 1000 ετών, παρέχοντας νέες γνώσεις για το πώς λειτουργεί το πεδίο και προσθέτοντας ένα μέτρο προβλεψιμότητας για αλλαγές στο πεδίο που δεν ήταν γνωστό προηγουμένως. Η ανακάλυψη επίσης θεωρείται ότι θα επιτρέψει τους ερευνητές να μελετήσουν λεπτομερέστερα το παρελθόν του πλανήτη χρησιμοποιώντας αυτό το γεωμαγνητικό «αποτύπωμα» για να συγκρίνουν πυρήνες ιζήματος που ελήφθησαν από τους ωκεανούς Ατλαντικό και Ειρηνικό.

Το γεωμαγνητικό πεδίο είναι κρίσιμο για τη ζωή στη Γη, λένε οι επιστήμονες. Χωρίς αυτό τα φορτισμένα σωματίδια από τον Ήλιο (ο «ηλιακός άνεμος») θα παράσερναν την ατμόσφαιρα. Το πεδίο βοηθάει επίσης την πλοήγηση των ανθρώπων και τη μετανάστευση των ζώων με τρόπους που τώρα αρχίζουν να καταλαβαίνουν οι επιστήμονες. Αιώνες ανθρώπινων παρατηρήσεων, καθώς και το γεωλογικό αρχείο, δείχνουν ότι το πεδίο μας μεταβάλλει δραματικά την ένταση και στη δομή του κατά τη διάρκεια του χρόνου. Ακόμη, παρόλη τη σπουδαιότητά του, πολλές ερωτήσεις παραμένουν αναπάντητες σχετικά με το γιατί και το πώς συμβαίνουν αυτές οι αλλαγές. Η απλούστερη μορφή του μαγνητικού πεδίου προέρχεται από ένα δίπολο: ένα ζεύγος ίσα και αντίθετα «φορτισμένων» πόλων, όπως ένας ραβδόμορφος μαγνήτης.

«Γνωρίζουμε από καιρό ότι η Γη δεν είναι ένα τέλειο δίπολο και μπορούμε να δούμε αυτές τις ατέλειες στο ιστορικό αρχείο», είπε η Maureen (Mo) Walczak ερευνήτρια στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Oregon και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Βρήκαμε ότι οι μη-διπολικές δομές δεν είναι ξεθωριασμένα, μη προβλέψιμα πράγματα. Είναι πολύ μεγάλης διάρκειας, που επαναλαμβάνονται για πάνω από 10000 χρόνια – επίμονα στη θέση τους όλη τη διάρκεια της Ολοκαίνου εποχής. Είναι κάτι από μια ανακάλυψη του ιερού δισκοπότηρου, παρόλο που δεν είναι τέλειο. Είναι ένα σημαντικό πρώτο βήμα για την καλύτερη κατανόηση του μαγνητικού πεδίου και τον συγχρονισμό των δεδομένων των ιζηματικών πυρήνων σε μια πιο λεπτομερή κλίμακα».

Κάπου 800000 χρόνια πριν, η βελόνα μιας μαγνητικής πυξίδας θα έδειχνε το νότο επειδή το μαγνητικό πεδίο της Γης ήταν αντεστραμμένο. Αυτές ο αντιστροφές τυπικά συμβαίνουν κάθε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Ενώ οι επιστήμονες είναι γνώστες του μοτίβου των αντιστροφών στο μαγνητικό πεδίο της Γης, ένα δευτερεύον μοτίβο της γεωμαγνητικής «ταλάντευσης» μέσα σε περιόδους σταθερής πολικότητας, γνωστό ως παλαιομαγνητική κοσμική διακύμανση (paleomagnetic secular variation ή PSV), μπορεί να είναι βασικό για την κατανόηση του γιατί συμβαίνουν ορισμένες γεωμαγνητικές αλλαγές.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν ευθυγραμμίζεται τέλεια με τον άξονα περιστροφής, και είναι για αυτό που διαφέρουν ο «αληθινός βορράς» με τον «μαγνητικό βορρά», λένε οι επιστήμονες. Στο βόρειο ημισφαίριο αυτή η διαφορά στο σύγχρονο πεδίο είναι εμφανώς οδηγούμενο από περιοχές υψηλής γεωμαγνητικής έντασης που επικεντρώνεται κάτω από τη Βόρειο Αμερική και την Ασία. «Αυτό που δεν γνωρίζουμε είναι αν αυτό το στιγμιότυπο έχει κάποιο μακροπρόθεσμο νόημα – και αυτό που έχουμε βρει είναι ότι έχει», είπε ο Joseph Stoner, ειδικός στον παλαιομαγνητισμό στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Oregon και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

Όταν το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρότερο κάτω από την Βόρεια Αμερική, ή στον «Βορειο-αμερικάνικο τύπο», οδηγεί σε απότομες τάσεις και υψηλές εντάσεις στον Βόρειο Ειρηνικό και χαμηλές εντάσεις στην Ευρώπη με δυτικότροπες αποκλίσεις στον Βόρειο Ατλαντικό. Αυτό είναι περισσότερο σύμφωνο με το ιστορικό αρχείο. Ο εναλλακτικός «Ευρωπαϊκός τύπος» είναι κατά κάποιο τρόπο το αντίθετο, με όχι απότομες τάσεις και χαμηλή ένταση στο Βόρειο Ειρηνικό και ανατολικότροπες αποκλίσεις στον Βόρειο Ατλαντικό και υψηλές εντάσεις στην Ευρώπη.

«Καθώς γυρνάει, το μαγνητικό πεδίο είναι σχετικά λιγότερο περίπλοκο από ότι θεωρούμε», είπε ο Stoner. «Είναι μια αρκετά απλή ταλάντωση που εμφανίζεται να προκύπτει από τις διακυμάνσεις της γεωμαγνητικής έντασης σε λίγες μόνο επαναλαμβανόμενες θέσεις με μεγάλες χωρικές επιπτώσεις. Δεν είμαστε ακόμη σίγουροι τι οδηγεί αυτή τη διακύμανση, αν και πιθανά είναι ένας συνδυασμός παραγόντων που περιλαμβάνουν συναγωγή του εξωτερικού πυρήνα που ίσως να διαμορφώνεται από τον κατώτερο μανδύα».

Ο ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν το μοτίβο μελετώντας δυο υψηλής ανάλυσης πυρήνες ιζήματος από τον Κόλπο της Αλάσκας που τους επέτρεψε να αναπτύξουν μια αναπαράσταση 17400 χρόνων της PSV σε αυτή την περιοχή. Μετά συνέκριναν αυτά τα αρχεία με ιζηματικούς πυρήνες από άλλες περιοχές στον Ειρηνικό ωκεανό για να συλλάβουν ένα μαγνητικό αποτύπωμα, το οποίο βασίζεται στον προσανατολισμό του μαγνητίτη στο ίζημα, ο οποίος δρα ως μαγνητικός εγγραφέας του παρελθόντος. Το κοινό μαγνητικό σήμα που βρέθηκε στους πυρήνες καλύπτει τώρα μια περιοχή που εκτείνεται από την Αλάσκα στο Oregon και μέχρι τη Χαβάη.

«Η μαγνητική ευθυγράμμιση μακρινών περιβαλλοντικών αναπαραστάσεων χρησιμοποιώντας αντιστροφές στο παλαιομαγνητικό αρχείο παρέχει βαθύτερες γνώσεις για το παρελθόν σε μια κλίμακα εκατοντάδων χιλιάδων ετών», είπε η Walczak. «Η ανάπτυξη συνεκτικής στρωματογραφίας PSV θα μας επιτρέψει να δούμε στο αρχείο σε μια κλίμακα πιθανώς μικρότερη από μερικούς αιώνες, να συγκρίνουμε γεγονότα μεταξύ των ωκεάνιων λεκανών και πραγματικά να φθάσουμε στα βασικά του πώς διαδίδονται οι κλιματικές ανωμαλίες γύρω από τον πλανήτη σε μια κλίμακα σχετική με την ανθρώπινη κοινωνία».

Το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται μέσα στη Γη από έναν υγρό εξωτερικό πυρήνα σιδήρου, νικελίου και άλλων μετάλλων που δημιουργούν ηλεκτρικά ρεύματα που με τη σειρά τους παράγουν μαγνητικά πεδία. Το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά ισχυρό για να προστατεύει τη Γη από τον ηλιακό άνεμο και την κοσμική ακτινοβολία. Το γεγονός ότι αλλάζει είναι γνωστό, οι λόγοι γιατί συμβαίνει αυτό έχουν παραμείνει ένα μυστήριο.

Τώρα αυτό το μυστήριο ίσως είναι λίγο πιο κοντά στη λύση του.