A geológusok felfedezték, hogy a Föld mágneses mező polaritásának erőteljes változásai nagyon rövid idő alatt bekövetkezhetnek - mindössze másfél évszázad elegendő ahhoz, hogy a pólusok több mint 100 fokkal elforduljanak. A tudósok erre a következtetésre jutottak a körülbelül 100 ezer éves sztalagmitok radioizotóp és paleomágneses elemzésének eredményeként, amelyeket a dél-kínai egyik barlangban találtak. Ezenkívül egy ilyen gyors átmenet lehet a geodinamikai anomália hosszú periódusának a kezdete, amelyben a Föld mágneses tere egy ezredforduló során meglehetősen gyakran és gyorsan megváltoztatja az irányát - írják a tudósok a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában.
A 20. század elején a geológusok felfedezték, hogy a Föld déli és északi mágneses pólusai bolygónk életében többször változtak. A pólusok megváltoztatásának sztochasztikus jellege van, ezért nincs kifejezett periódusa - két egymást követő pozícióváltozás között mind több tízezer, hanem több millió év is előfordulhat. Ugyanakkor egy földi ember életében ilyen inverzió soha nem történt meg.
Úgy gondolják, hogy ezek közül a legutóbbi felfordulások kb. 773 ezer évvel ezelőtt fordultak elő, de ezt követően az úgynevezett "geomágneses kirándulások" - a mágneses mező instabilitásának periódusai, amelyek során a mágneses tér iránya átmenetileg elfordul egy 60 és 180 fok közötti szöggel, amely után elég gyorsan visszatér eredeti helyzetébe. Az ilyen események során a térerő bizonyos területeken szinte nullára csökkenthető. Mint a mágneses tér teljes inverziója esetén, ezeket az instabilitási periódusokat a Föld magjának folyékony-fém héjában zajló turbulens folyamatokhoz kapcsolják, ám ennek a hatásnak egyértelmű magyarázatát még nem javasolták.
Az ilyen geomágneses kirándulás során bekövetkező folyamatok részletesebb tanulmányozása érdekében a tajvani, kínai és ausztráliai geológusok Chuan-Chou Shen vezetésével a Tajvani Nemzeti Egyetemen javasolták a sztalagmitok tanulmányozását a dél-kínai Sanxing-barlangból.
A Sanxing-barlang elhelyezkedése, ahol sztalagmitokat gyűjtöttek paleomágneses kutatás céljából, és két megvizsgált sztalagmit fényképei.
Az urán- és tórium-izotópok sztalagmitokban való elemzése lehetővé tette a minták 10 éves pontossággal történő keltetését: kiderült, hogy a sziklák kora 91–107 ezer év. További paleomágneses vizsgálatok azt mutatták, hogy ebben az időszakban a Földön meglehetősen sok mágnesdinamikai rendellenességet figyeltünk meg, amelyek időtartama és gyakorisága nagyban változott. A mágneses mező megfordításának amplitúdója ebben az időszakban néha meghaladta a 100 fokot, miközben ezek a forgások kifejezett aszimmetriát mutattak - a normál irányhoz viszonyítva a keleti féltekén a polaritás főként déli és keleti irányba fordult.
Kiderült, hogy ha a 92-98 ezer évvel ezelőtti időszakban néhány rendellenesség évezredekig terjedt, akkor 103-106 ezer évvel ezelőtt a geomágneses kirándulások időtartama valamivel rövidebb volt - több évszázad. A tudósoknak sikerült megmérniük a mágneses mező megfordulásának időtartamát. Kiderült, hogy a Föld mágneses tere csak körülbelül 144 évig tartott, hogy száz fokkal elforduljon - ez sokkal kevesebb, mint az az idő, amelyet a tudósok korábban elegendőnek tartottak egy ilyen folyamathoz.
A Föld mágneses tengelyének dőlése 99-96 ezer évvel ezelőtt (balra), és a bolygó mágneses pólusának maximális elmozdulásának diagramja ebben az időszakban (jobbra).
Promóciós videó:
A geológusok szerint az általuk kapott adatok először lehetővé tették ilyen pontossággal a földmágneses mező polaritásának hirtelen változásával bekövetkező geomágneses eltérések időbeli jellemzőinek becslését. A munka szerzői megjegyzik, hogy az ilyen rendellenességek időszakában a bolygó mágneses tere mindig gyengül, amelynek következtében a kozmikus sugárzás mélyebben behatolhat a légkörbe. A munka eredményei azt mutatták, hogy a mágneses polaritás nagyon gyorsan megváltozhat, és ha ez történik, akkor hatással lesz a műholdas rendszerekre, a bioszféra és az emberi társadalomra.
A Föld mágneses tere dinamikájának pontosabb tanulmányozása érdekében a tudósok nemcsak geológiai kutatásokat végeznek, hanem modern számítási módszereket is alkalmaznak. Tehát a geológusok számítógépes modellezés segítségével meg tudták mutatni, hogy bolygónk mágneses polaritásának változása valószínűleg a magon belüli dinamikus hullámok hatására következik be. Érdekes, hogy ilyen komplex problémák tanulmányozásakor nemcsak a modern megközelítések kerülnek mentésre, hanem a több mint ezer évvel ezelőtt a Földön élő emberek rituáléira is. Tehát, a homokrészecskék mágnesesedésének mérésével, amelyek a dél-afrikai szarvasmarhák korróziójának felgyulladásakor keletkeztek, a tudósok rekonstruáltak egy képet a Föld mágneses mezőjének eloszlásáról az 1000-1600 közötti időszakban.
Alexander Dubov
