Közeledik a rettegett mágneses pólusváltás

2019.08.16. 21:34

Ha valaki attól tartott volna, hogy a repülőgépe egyszer csak hátraarcot csinál a levegőben, mert hipp-hopp megfordultak a Föld mágneses pólusai, megnyugodhat: legutóbb 22 ezer évig tartott az átbillenés.

Valahol a mélyben már munkálkodnak a változás rúgói

A Wisconsini Egyetem (Madison, USA) kutatói mindenkit szeretnének megnyugtatni: a Föld mágneses mezeje köszöni, jól van, erős és rendületlen, nyugodtan támaszkodhatunk rá a navigáció során. Az viszont igaz, hogy valahol a mélyben már munkálnak a változás rugói.

Forrás: Pixabay

A mágneses északi sark jelenleg Szibéria felé tart, 

méghozzá olyan ütemben, hogy a modern navigáció alapját képező Globális Helymeghatározó Rendszer – ismertebb nevén GPS (Global Positioning System) – szoftverfrissítését a tervezettnél hamarabb el kellett végezni, hogy korrigálják az eltérést.

dreamstime

És az is igaz, hogy 

nagyjából néhány százezer évenként a mágneses mező drámai mértékű vándorlásba kezd, 

melynek során végül teljesen megfordul a polaritása: a mágneses észak lekerül a Déli-sarkra, és viszont, egészen, amíg a következő átbillenéskor vissza nem áll az ellentétes állapot.

Arktiszi táj az Északi-sark környékénForrás: Origo

Az átfordulás a Föld története során számtalanszor lejátszódott, a tudósoknak mégis csak halvány elképzeléseik vannak arról, mi okból és hogyan történik mindez.

Egyesek szerint egy újabb pólusváltás küszöbén állunk

Brad Singer, a Wisconsini Egyetem geológusa munkatársaival együtt a Science Advances című folyóiratban számol be arról az eredményről, miszerint a legutóbbi, mintegy 770 ezer évvel ezelőtti mágnesestér-fordulás legalább 22 ezer évet vett igénybe.

A legutolsó pólusváltás a pleisztocén korban, a jégkorszakként is emlegetett földtörténeti időszakban történtForrás: Ancient Earth

Ez az időtartam többszöröse annak, amit korábban feltételeztek, 

és a legújabb adatok fényében erős kétely vetül azokra az eleve vitatott nézetekre is, amelyek szerint egyes múltbéli átfordulások egy emberélet ideje alatt lejátszódhattak.

A mérések szerint az északi mágneses pólus jelenleg Szibéria felé mozogForrás: Phys.org

Az új elemzés részben az egyre pontosabbá váló méréseken, részben a lávafolyamok, az óceáni üledékek és az antarktiszi jégből vett mintahengerek globális összevetésén alapul, és részletes képet ad a Föld mágneses mezejének legutóbbi forrongó időszakáról.

Egy kelet-antarktiszi gleccser. A jégpáncél amolyan időkapszulaként megőrzi az egykori földmágnesesség nyomaitForrás: Michael Studinger (2013)/Michael Studinger

Évezredek alatt a mező először meggyengült, részben elfordult, 

majd újból stabilizálódott, mígnem végérvényesen átfordult arra a polaritásra, amit ma ismerünk. 

A tanulmány olyan időkben adja a kezünkbe a pólusfordulások részletesebb és kidolgozottabb modelljét, amikor egyes tudósok szerint a mező meggyengüléséből és elmozdulásából ítélve egy újabb átfordulás küszöbén állunk.

Egyes kutatók szerint újabb pólusváltás küszöbén állunkForrás: ABC

Mások vitatják, hogy valóban egy közelgő átfordulás korai jeleit tapasztaljuk. 

Ám ha mégis, úgy egy átbillenés a mi elektronikára épülő mai világunkat olyan módon befolyásolná, ahogy a földtörténet során még sosem.

A mélyből indul, de hatásai a felszínen érvényesülnek

„Az átfordulások a Föld belsejének legmélyebb rétegeiből indulnak ki, de hatásuk a Föld valamennyi rétegén áthatolva leginkább a felszínen és a légkörben érvényesül – magyarázza Singer.

– Anélkül, hogy egy átfordulás földfelszíni eseményeit teljes egészében, pontosan és nagy felbontásban dokumentálnánk, igazán még vitatkoznunk sem érdemes arról, hogy milyen mechanika mozgathatja a folyamatot ott benn."

Az olvadt fémekből álló forró földmag szerkezetét ábrázoló művészi grafikaForrás: New Atlas

A Föld mágneses mezejét a folyékony vasból álló külső magnak a szilárd belső mag körüli forgása állítja elő. A forgás keltette dinamóhatás olyan mezőt hoz létre, 

amely leginkább akkor stabil, ha a tengelye nagyjából a földrajzi északi és déli pólusokon halad át, 

de az átfordulások alkalmával a mező tengelye eltolódik, és erőssége számottevően csökken.

A magnetoszféra rendkívül fontos szerepet játszik a Napból érkező és a földi életre veszélyes korpuszkuláris (részecske) sugárzás felfogásábanForrás: Flickr

Egy kőzet keletkezése során – például amikor a vulkáni lávafolyamok megszilárdulnak, vagy új üledékes rétegek rakódnak le az óceánfenéken – 

a mágneses mező aktuális állapota mintegy beleíródik a kőzetbe, 

amely így megőrzi a mező akkori polaritásának emlékét.

A mélyóceáni aljzaton kiömlő láva, miután megdermed, a benn lévő kristályoknak köszönhetően, megőrzi az aktuális földmágnesességi információkatForrás: NOAA and NSF

Singer és más geológusok ezt a globális emléknyomtárat használják ahhoz, hogy évmilliókra visszamenőleg összerakják a mágneses mező változásainak történetét. Az emléknyomok a legutóbbi, leírói alapján Matuyama-Brunhes-nek nevezett átfordulásról adják a legtisztább képet.

Múltbéli pólusváltásemlékek, kőzetekbe zárva

Elemzésük során Singer és munkatársai a chilei, tahiti, hawaii, karib-szigeteki és kanári-szigeteki lávafolyásokra összpontosítottak. A csoport több alkalommal járt ezeken a terepeken mintagyűjtés céljából.

Lávaszökőkút archív felvételen a hawaii Mauna Loa tűzhányónForrás: Wikimedia Commons

„A lávafolyamok ideálisak a mágneses mező állapotának megőrzésére. Tele vannak vastartalmú ásvánnyal, és miközben lehűlnek, a dermedő kőzetbe mintegy belezáródik a mező aktuális iránya – fejti ki Singer.

– Viszont ez a krónika elég hézagos. 

Egy vulkán se tör ki állandóan. 

Ezért aztán gondos terepmunkával kell azonosítanunk a céljainknak megfelelő emléknyomokat."

A Fülöp-szigeteki Pinatubo kitörése 1991-ben. Egyik vulkán sem tör ki folyamatosanForrás: U.S. Geological Survey

A kutatók a hét helyről begyűjtött lávaeredetű kőzetek mágneses állapotának kiolvasása mellett radioaktív izotópos kormeghatározást is végeztek, hogy időben rekonstruálják a mágneses mező változásait a Matuyama-Brunhes átfordulás időszakán átívelő körülbelül 70 ezer év alatt.

A Lambahraun lávamező IzlandonForrás: In a Fraway Land

A méréseket a Singer geokronológiai laboratóriumában 

továbbfejlesztett kormeghatározó módszerre építették, 

amely a kálium radioaktív bomlása során keletkező argon detektálásával teszi pontosabbá a kőzetek datálását. Eredményeik azt mutatták, hogy a mező végső átfordulása földtörténeti léptékkel mérve valóban rövid volt: röpke 4000 évet vett igénybe.

A mágneses pólusváltás több egymástól elkülöníthető szakaszból álló hosszabb folyamatForrás: Crystalinks

Ezt azonban egy hosszasabb instabil időszak előzte meg, amely két kilengést – időleges és részleges átfordulást – is magában foglalt. Ez a bizonytalan periódus 18 ezer évvel tolja vissza az átfordulás kezdetét.

A pólusváltás hosszabb ideig tart az eddig feltételezetteknélForrás: Pinterest

A teljes időtartam így több mint kétszer olyan hosszú, mint amit a kurrens irodalom alapján gondolni lehetett, 

ugyanis az általános vélekedés eddig úgy tartotta, hogy minden átfordulás legfeljebb 9000 év alatt lezajlik.

A közelmúltban évszázadonként öt százalékot gyengült a mágneses mező

A tengerfenéki mágneses mérések, amelyek folyamatosabb, bár kevésbé pontos információt szolgáltatnak, egybecsengtek a lávafolyásokból származó adatokkal. Harmadik forrásként a tudósok az antarktiszi jég rétegeinek berilliumtartalmát határozták meg.

A kutatók megvizsgálták az antarktiszi jégtakaróból vett minták berillium anomáliáitForrás: Anadolu Agency/2019 Anadolu Agency/Ozge Elif Kizil

A berillium a légkört bombázó kozmikus sugárzás hatására keletkezik, és mivel a földmágnesesség átfordulásai idején a mező meggyengülése miatt több kozmikus sugárzás éri el a légkört, ilyenkor több berillium is jön létre.

A kozmikus sugárzás illusztrációjaForrás: NASA

Amióta az emberiség elkezdte mérni a Föld mágneses mezejének erősségét, a mező évszázadonként úgy 5 százaléknyit gyengült. A Singer és mások által gyűjtött adatok arra vallanak, 

hogy a mező gyengülése egy közelgő átfordulás előszele lehet, 

de egyáltalán nem világos, hogy az átbillenés már valóban az ajtónkon kopogtat-e.

Könnyen lehet, hogy a mágneses mező gyengülése egy közeli pólusváltás előjeleForrás: REUTERS/Alexander Kuznetsov / All About Lapland/Alexander Kuznetsov

Tény, hogy a mező átfordulása radikálisan felforgatná a globális navigációt, a műholdas és a szárazföldi kommunikációt egyaránt. A jelen tanulmány azonban biztosít bennünket afelől, hogy a társadalomnak sok-sok nemzedéknyi ideje lesz majd alkalmazkodni az ingadozó mágneses mező szeszélyeihez.