Eine neue Studie der University of Leeds und der University of California in San Diego zeigt, dass Änderungen in der Richtung des Erdmagnetfelds zehnmal schneller auftreten können als bisher angenommen.
Ihre Studie liefert neue Einblicke in den wirbelnden Eisenfluss 2.800 Kilometer unter der Oberfläche des Planeten und wie er die Bewegung des Magnetfelds in den letzten hunderttausend Jahren beeinflusst hat.
Unser Magnetfeld wird durch den konvektiven Fluss geschmolzenen Metalls erzeugt und aufrechterhalten, der den äußeren Kern der Erde bildet. Die Bewegung von flüssigem Eisen erzeugt elektrische Ströme, die das Feld speisen. Dies hilft nicht nur bei der Orientierung von Navigationssystemen, sondern schützt uns auch vor schädlicher außerirdischer Strahlung und hält unsere Atmosphäre an Ort und Stelle.
Das Magnetfeld ändert sich ständig. Satelliten bieten jetzt neue Mittel zum Messen und Verfolgen der aktuellen Verschiebungen, aber das Feld existierte schon lange vor der Erfindung künstlicher Aufzeichnungsgeräte. Um die Entwicklung des Feldes durch die geologische Zeit rückwärts zu erfassen, analysieren Wissenschaftler Magnetfelder, die durch Niederschlag, Lavaströme und künstliche Artefakte aufgezeichnet wurden. Die genaue Verfolgung des Signals vom Hauptfeld der Erde ist äußerst schwierig, und daher wird die durch diese Art von Analysen ermittelte Feldänderungsrate immer noch diskutiert.
Jetzt Dr. Chris Davis, außerordentlicher Professor in Leeds und Professor Catherine Constable von der H. Scripps von der University of California in San Diego verfolgte einen anderen Ansatz. Sie kombinierten Computersimulationen des Felderzeugungsprozesses mit einer kürzlich veröffentlichten Rekonstruktion der Erdmagnetfeldänderungen in den letzten 100.000 Jahren.
Ihre in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass Änderungen in der Richtung des Erdmagnetfelds Geschwindigkeiten erreicht haben, die zehnmal so schnell sind wie die schnellste Stromschwankung von bis zu einem Grad pro Jahr.
Sie zeigen, dass diese schnellen Veränderungen mit einer lokalisierten Schwächung des Magnetfelds verbunden sind. Dies bedeutet, dass diese Änderungen normalerweise zu Zeiten auftraten, in denen das Feld die Polarität änderte, oder während geomagnetischer Abweichungen, wenn sich die Achse des Dipols, die den Kraftlinien entspricht, die an einem Magnetpol entstehen und am anderen konvergieren, weit von Orten nach Norden und Süden bewegt. geografische Pole.
Das auffälligste Beispiel dafür in ihrer Studie ist die abrupte Richtungsänderung des Erdmagnetfeldes um etwa 2,5 Grad pro Jahr vor 39.000 Jahren. Diese Verschiebung war mit lokal schwachen Feldstärken in einer begrenzten räumlichen Region vor der Westküste Mittelamerikas verbunden und folgte der globalen Lashamp-Wanderung - einer kurzen Änderung des Erdmagnetfelds vor etwa 41.000 Jahren.
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Solche Ereignisse werden in Computersimulationen des Feldes aufgedeckt, die viel mehr Details ihres physikalischen Ursprungs enthüllen können als eine begrenzte paläomagnetische Rekonstruktion.
Ihre detaillierte Analyse zeigt, dass die schnellsten Richtungsänderungen mit der Bewegung von Rückflusspunkten entlang der Oberfläche des Flüssigkeitskerns verbunden sind. Diese Stellen treten häufiger in niedrigeren Breiten auf, was darauf hindeutet, dass sich zukünftige Suchen nach schnellen Richtungsänderungen auf diese Bereiche konzentrieren sollten.
Dr. Davis von der Earth and Environment School sagte: „Wir haben bis vor 400 Jahren eine sehr unvollständige Kenntnis unseres Magnetfelds. Da diese schnellen Veränderungen einige der extremeren Eigenschaften des flüssigen Kerns darstellen, können sie wichtige Einblicke in das Verhalten des Erdinneren liefern. “
Prof. Constable sagte: „Es kann sehr schwierig sein zu verstehen, ob Computersimulationen eines Magnetfelds das physikalische Verhalten des Erdmagnetfelds, wie es durch geologische Daten angezeigt wird, genau widerspiegeln.
„In diesem Fall ist es uns jedoch gelungen, in einer Reihe von Computersimulationen ein gegenseitiges Verständnis sowohl über die Änderungsrate als auch über den allgemeinen Ort der extremsten Ereignisse zu erreichen. Weitere Untersuchungen zur Entwicklung der Dynamik in diesen Simulationen bieten eine nützliche Strategie, um zu dokumentieren, wie solche schnellen Änderungen auftreten und ob sie auch in Zeiten stabiler magnetischer Polarität erfasst werden, wie wir sie heute erleben.
