Japānas zinātnieki ir atraduši detalizētu ierakstu par pēdējo Zemes magnētisko apvērsumu pirms 773 000 gadiem

Ik pēc 200 000 līdz 300 000 gadiem Zemes magnētiskie poli apgriežas. Tas, kas kādreiz bija ziemeļpols, kļūst par dienvidiem un otrādi. Tas ir neredzamu satricinājumu laiks.

Pēdējā maiņa bija neparasta, jo tas bija tik sen. Kādu iemeslu dēļ stabi apmēram trīs ceturtdaļas miljonu gadu ir palikuši orientēti tā, kā tie ir tagad. Jauns pētījums ir atklājis dažas šīs maiņas detaļas.

Zemes magnētiskā lauka izpēti sauc paleomagnētisms . Tas ietver iežu un nogulumu un dažkārt arheoloģisko materiālu izpēti. Kādreiz izkausētie ieži saglabā Zemes magnētiskā lauka ierakstus, kad tie cieta. Saistītā joma magnetostratigrāfija pēta ģeomagnētisko apvērsumu ierakstus, kas ietverti šajos iežos. Datējot akmeņus, pētnieki var izveidot Zemes apvērsuma laika grafiku.

Pēdējais apvērsums tiek nosaukts par Matuyama-Brunhes ģeomagnētiskā apvērse pēc līdzatklājējiem: franču ģeofiziķa Bernāra Brunhesa un japāņu ģeofiziķa Motonori Matujama. Gadu gaitā kopš tā atklāšanas pētnieki ir mēģinājuši precīzi saprast, kad tas notika, un arī cik ilgi tas notika.

Šī jaunā pētījuma nosaukums ir ' Pilna Matujamas-Brunhesa ģeomagnētiskā apvērsuma secība Čibas kompozītmateriālu sekcijā, Japānas centrālajā daļā ”. Vadošais autors ir Yuki Haneda, projekta pētnieks Nacionālajā polāro pētījumu institūtā un pēcdoktorantūras pētnieks Japānas Nacionālajā progresīvās rūpniecības zinātnes un tehnoloģiju institūtā. Raksts ir publicēts žurnālā Progress in Earth and Planetary Science.

Lavas plūsmas ir uzticams Zemes magnētisko polu orientācijas rādītājs laikā, kad lava sacietēja. Bet tas, ko viņi nevar nodrošināt, ir laika skala. Tie vairāk atgādina momentuzņēmumus, kas uz brīdi sastingst.

Lava no Havaju salu K?lauea vulkāna virzās pāri ceļam. Kad lava sacietē, tā var saglabāt pierādījumus par Zemes magnētisko lauku. Attēla kredīts: J.D. Griggs, USGS — arhivēta avota saite, publiskais domēns, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18042

Lavas plūsmas ir ļoti noderīgas, lai izprastu Zemes magnētisko lauku sacietēšanas laikā. 'Tomēr lavas sekvences nevar nodrošināt nepārtrauktus paleomagnētiskos ierakstus sporādisko izvirdumu rakstura dēļ,' sacīja vadošais autors Haneda. preses relīze .

Labāku ierakstu var atrast dažos nogulumu nogulumos, kas var veidoties ilgākā laika periodā. Vienu no šīm atradnēm sauc par Chiba salikto sadaļu. Tas atrodas Japānā, un ģeofiziķi uzskata, ka tas ir ļoti detalizēts Matuyama-Brunhes apvērsuma ieraksts.

'Šajā pētījumā mēs savācām jaunus paraugus un veicām paraugu paleo un klinšu magnētiskās analīzes no Čibas kompozītmateriālu sekcijas, nepārtrauktas un paplašinātas jūras pēctecības Japānas centrālajā daļā, lai rekonstruētu Matuyama-Brunhes ģeomagnētiskā apvērsuma pilnu secību.' Haneda teica. Saskaņā ar Haneda teikto, tiek uzskatīts, ka Čibas saliktā sadaļa satur visdetalizētāko jūras nogulumu ierakstu par Matujamas-Brunhes ģeomagnētisko maiņu. Tas kalpo kā starptautisks standarts vidējā pleistocēna apakšsērijas apakšējai robežai un Čibānijas skatuve — kad Homo sapiens parādījās kā suga.

Čibas kompozītmateriālu sekcija ir ievērojama ar labi saglabātajiem ziedputekšņiem un jūras mikro- un makrofosilijām. Tajā ir arī tefras gultas. Tefra ir fragmentārs materiāls, ko rada vulkāna izvirdumi, ko parasti dēvē par vulkāniskajiem pelniem. Kopumā Chiba nodrošina visuzticamāko hronostratigrāfisko ietvaru laikposmam ap Brunhes-Matuyama apvērsumu.

Yuki Haneda (pa kreisi, augšā) un kolēģi savāca paraugus no Čibas kompozītmateriālu sadaļas, nepārtrauktas un paplašinātas jūras pēctecības Centrālajā Japānā. Kredīts: NIPR/AIST/Ibaraki universitāte.

Tas, ko viņi atklāja, ir pretrunā ar to, ko atklāj daži citi pētījumi, it īpaši, ja runa ir par to, cik ilgi notika maiņa. Daži pētījumi liecina, ka tas prasīja vairākus tūkstošus gadu, savukārt citi liecina, ka apvērsums tika pabeigts vienas cilvēka dzīves laikā. Dažādie laika aprēķini lielā mērā ir atkarīgi no tā, kur uz Zemes pētnieki apkopo savus pierādījumus. Šis pētījums, kas balstīts uz Chiba salikto sadaļu, saka, ka tas prasīja aptuveni 20 000 gadu, ieskaitot 10 000 gadu ilgu nestabilitātes periodu, kas noveda pie apvērsuma.

'Mūsu dati ir viens no detalizētākajiem paleomagnētiskajiem ierakstiem Matuyama-Brunhes ģeomagnētiskās maiņas laikā, sniedzot dziļu ieskatu ģeomagnētiskās maiņas mehānismā,' sacīja Haneda.

Šis pētījuma skaitlis parāda pētījuma apgabala atrašanās vietu Japānas Boso pussalā. Attēla kredīts: Haneda et al., 2020.

Jūras mikrofosilijas un putekšņi, kas atrodami Čibas kompozītmateriālu sekcijā, arī satur norādes uz magnētisko apvērsumu. Pētnieku komanda gatavojas pētīt fosilijas un ziedputekšņus, lai mēģinātu uzzināt vairāk.

Jautājums, kas skar Zemes ģeomagnētisko maiņu, ir “Kāda ietekme tiem ir?” Tas neietilpst šī pētījuma ietvaros, taču tas ir citu pētījumu uzmanības centrā.

Daži pētnieki ir domājuši, vai magnētiskās maiņas ir veicinājušas klimata pārmaiņas. Lai gan pierādījumi ne tuvu nav pabeigti, daži zinātnieki ir izklāstījuši, kāda nozīme varētu būt apvērsumiem.

2006. gadā pētnieku komanda sniedza prezentāciju Amerikas Ģeofizikas savienības rudens sanāksmē ar nosaukumu ' Vai Zemes magnētiskais lauks ietekmē klimatu? Pieminot pieņemtos klimata pārmaiņu cēloņus uz Zemes, komanda teica: 'Magnētisms ir reti piesaukts, un pierādījumiem par saistību starp klimata un magnētiskā lauka izmaiņām ir pievērsta maza uzmanība.'

Magnētiskais lauks un elektriskās strāvas Zemē un ap to rada sarežģītus spēkus, kuriem ir neizmērojama ietekme uz ikdienas dzīvi. Kredīts: ESA/ATG Medialab.

'Intriģējošākā iezīme varētu būt nesen ierosinātie arheomagnētiskie grūdieni. Šķiet, ka tie korelē ar nozīmīgiem klimatiskajiem notikumiem. Arheomagnētiskie grūdieni ir ātras izmaiņas Zemes ģeomagnētiskajā laukā, kas ir lokalizētas, nevis globālas. Lai gan pastāv tikai korelācija starp tiem un klimatu, kādu dienu var tikt konstatēta cēloņsakarība. Vai varētu būt arī cēloņsakarība starp magnētisko maiņu un klimatu?

Arī magnētisko apvērsumu ietekme uz dzīvniekiem ir aizraujošs un atklāts jautājums. Daudzi dzīvnieki veic garus migrācijas braucienus. Piemēram, vaļi, putni un jūras bruņurupuči. Un ir pierādījumi, ka dažas migrējošās sugas, lai pārvietotos, paļaujas uz Zemes magnētisko lauku. Parādību sauc magnetorecepcija .

Kā radības, kas paļaujas uz magnetorecepciju, ietekmē ģeomagnētiskās maiņas?

Apgriešanas laikā magnētiskie stabi ne tikai maina vietas, bet arī lauka stiprums samazinās. Pie ekvatora var būt arī pagaidu stabi vai pat vairāki pagaidu stabi. Stabi var arī klīst apkārt, atstājot sākotnējo stāvokli un atgriežoties, pirms galu galā pilnībā pārslēdzas.

Nav skaidrs, kāda ir apvērsuma ietekme uz dzīvniekiem. Bet ir daži pierādījumi, ka saules vētras ar visu to magnētisko aktivitāti var radīt apjukums migrējošiem vaļiem un pat var aizvest viņus uz pludmali.

Kalifornijas pelēkajiem vaļiem, piemēram, šīm mātēm un teļiem, ir 4,3 reizes lielāka iespēja saķerties kosmiskās radiostatikas uzliesmojuma laikā no saules uzliesmojuma, kas ir papildu pierādījums tam, ka viņi pārvietojas ar Zemes magnētisko lauku. Kādu ietekmi uz tiem atstātu ģeomagnētiskā maiņa? Attēla kredīts: Nicholas Metheny NOAA

Apvērsuma laikā tiek samazināts Zemes magnētiskā lauka aizsargājošais efekts. Apvērsuma laikā Zemes virsmu var sasniegt vairāk saules starojuma, kas var apdraudēt tādus dzīvniekus kā vaļi tāpat kā saules vētra. Tomēr pierādījumi tam nav skaidri.

Jebkurā gadījumā dzīvība uz Zemes ir pārdzīvojusi daudzus ģeomagnētiskos apvērsumus, un tomēr dzīvība zeļ. Mūsdienu cilvēki ar tādu vēl nav saskārušies, tāpēc nākamā novērošana būs ļoti pamācoša.

Visticamāk, ietekme būs uz mūsu elektroenerģijas un sakaru sistēmām, tostarp satelītiem. Globālajam magnētiskajam laukam vājinoties, var iekļūt vairāk Saules starojuma. Mēs zinām no tādām lietām kā Carrington pasākums ka šis scenārijs var būt ļoti kaitīgs.

Lai gan šis pētījums nevar atrisināt visus šos jautājumus, tas uzlabo mūsu izpratni par iepriekšējo apvērsumu.

'Mūsu rezultāti sniedz detalizētu un paplašinātu nogulumu ierakstu par M-B ģeomagnētisko maiņu un piedāvā vērtīgu jaunu informāciju, lai vēl vairāk izprastu ģeomagnētisko maiņu mehānismus un dinamiku,' secina autori.

Vairāk:

• Preses relīze: Pētnieki sniedz visdetalizētāko un pilnīgāko ierakstu par Zemes pēdējo magnētisko apvērsumu
• Jauns pētījums: Pilna Matujamas-Brunhesa ģeomagnētiskā apvērsuma secība Čibas kompozītmateriālu sekcijā, Japānas centrālajā daļā
• Saruna: Kāpēc Zemes magnētiskie stabi varētu apmainīties vietām – un kā tas mūs ietekmētu
• Visums šodien: Saules vētras var mulsināt vaļu navigāciju un radīt tiem lielāku iespējamību