Палеомагнитный анализ отклонения магнитного поля Земли (кратковременная нестабильность магнитного поля) по сталагмитам раскрывает детали межполушарных дрейфов столетий и тысячелетий, что на геологическом уровне довольно кратко, а также наклонные колебания магнитного поля в периоды низкой геомагнитной напряженности, теперь более 100 000 лет назад.
Быстрые флуктуации магнитного поля не так уж удивительны, но исследователям впервые удалось определить длительность одного из этих флуктуаций с такой точностью, без счета, что цифры ниже, чем считалось ранее. Такой резкий геомагнитный сдвиг (с геологической точки зрения) в ближайшем будущем, вероятно, создаст серьезные проблемы для обществ, сильно зависящих от цифровых технологий.
Как вы знаете, нас постоянно окружают «силы», выровненные с осью Земли (линии магнитного поля), которые можно «прочитать» с помощью простого компаса, магнитно ориентированного так, чтобы указать север (от магнитного Южного полюса до магнитного Северного полюса). Магнитное поле Земли создается конвекционными движениями внешнего ядра нашей планеты, но мы до сих пор знаем на удивление мало о его формировании и эволюции.
По этой же теме:
Магнитное поле Земли: как оно выдерживает самые сильные солнечные бури?
Магнитное поле оставляет, к счастью для исследователей, неизгладимый след на земной коре. Различные минералы, намагниченные этим полем, затвердевшие, например, в форме изверженных пород (или магматических пород), дают ключ к пониманию ориентации поля до их остывания.
Японский геофизик Мотонори Матуяма в 1929 году после открытия французского исследователя Бернара Брюнеса, датируемого 1906 годом, проверил гипотезы последнего (об изменении и инверсии магнитного поля Земли), предоставив первое конкретное свидетельство того, что наше магнитное поле довольно нестабильно и не всегда направлено в одном и том же направлении.
В ознаменование их соответствующего вклада последняя крупная инверсия полярности в магнитном поле Земли была названа в честь двух ученых. Инверсия Матуямы-Брюнеса теперь описывает событие, которое произошло 780 000 лет назад, когда Северный и Южный полюсы поменялись местами.
Инверсия Матуямы-Брюнеса является последней полной инверсией, которая произошла. Однако меньшие отклонения положения полюсов, называемые геомагнитными отклонениями, происходят гораздо чаще.
Около 41 000 лет назад, например, наблюдалось небольшое изменение в поле, когда оно ослабло всего до 5% от его нынешней силы в течение нескольких столетий.
Без магнитного поля Земли большая часть наших электронных технологий, как на поверхности, так и на орбите, может столкнуться с настоящей магнитной бомбардировкой, которая затем рискует поджарить их цепи. Поэтому наше понимание магнитного поля Земли и этих изменений имеет первостепенное значение, учитывая защитную природу этого магнитного пузыря, защищающего нас от заряженных частиц, исходящих от Солнца.
«Даже при сильном магнитном поле Земли сегодня мы по-прежнему подвержены солнечным бурям, которые могут поставить под угрозу наше общество, которое в буквальном смысле основано на электричестве», - говорит геофизик Эндрю Робертс из Австралийского национального университета.
Если магнитное поле изменится, мы хотим знать об этом задолго до того, как это произойдет. К сожалению, мы не знаем, какие подсказки искать. Магматическая порода - хороший объект для исследования, потому что она фиксирует направление магнитного поля, но часто пропускает следы более тонких вариаций, которые важны для различных исследований.
Итак, в сотрудничестве с международной группой исследователей Робертс искал более медленно растущий источник. Сталагмит, растущий на дне пещеры в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая, содержит «идеальную запись».
Основание скалы длиной 1 метр сформировалось около 107 000 лет назад. В течение следующих 16 000 лет горная порода продолжала накапливать слои растворенных минералов, включая соединение железа, называемое магнетитом, записывая информацию о магнитном поле.
Сталагмит был разрезан на более чем 190 образцов, прежде чем был проанализирован с помощью криогенного магнитометра высокого разрешения, обеспечивающего разрешение столетнего масштаба. Это определило направление и силу магнитного поля Земли около 100 000 лет назад.
Среди нескольких небольших сдвигов полярности исследователи заметили небольшую инверсию полярности, которая произошла 98 000 лет назад и сохранялась в течение века или двух, прежде чем измениться.
В масштабе геологического времени это отклонение удивительно короткое и может свидетельствовать о том, что любые значительные изменения в нашем магнитном поле могут быть резкими и быстрыми, что ограничивает возможности раннего обнаружения.
«Записи предоставляют важную информацию о поведении магнитного поля в прошлом, которое, как было показано, менялось гораздо быстрее, чем считалось ранее», - говорит Робертс.
Данные свидетельствуют о том, что по мере того, как поле планеты ослабевает, колебания его силы увеличиваются, указывая на то, что нестабильность геологической активности ближе к внешнему ядру Земли. Исследование было опубликовано в журнале PNAS.
Исследования, подобные этому, предполагают, что большие изменения в нашем магнитном поле могут быть неизбежны, поэтому ученые должны обратить на это внимание. Наша защитная оболочка начинает ослабевать из года в год, и некоторые предполагают, что в более или менее ближайшем будущем произойдет еще одно путешествие.
Однако напомним, что магнитный экскурс - это не полноценная инверсия, а временная нестабильность магнитного поля. Но это не значит, что не будет никакого влияния на наши различные технологии, наоборот. Чтобы ограничить техногенные воздействия (которые, в зависимости от серьезности, потребуют не более чем повторной калибровки устройств, таких как наши спутники), поэтому необходимо правильно к ним подготовиться.