Afbeelding tegoed: NASA
De tijd die het magnetische veld van de aarde nodig heeft om de polariteit om te keren, is ongeveer 7000 jaar, maar de tijd die nodig is om de omkering te laten plaatsvinden, is korter op lage breedtegraden dan op hoge breedtegraden, heeft een door de National Science Foundation (NSF) gefinancierde geoloog geconcludeerd. Brad Clement van de Florida International University publiceerde zijn bevindingen in het nummer van deze week in het tijdschrift Nature. De resultaten zijn een grote stap voorwaarts in het begrijpen van wetenschappers over hoe het magnetische veld van de aarde werkt.
Het magnetische veld heeft in het geologische verleden een frequente maar dramatische variatie op onregelmatige tijden vertoond: het is volledig van richting veranderd. Een kompasnaald, als die er dan was, zou niet naar de noordelijke geografische pool hebben gewezen, maar naar de tegenovergestelde richting. Dergelijke omkeringen van polariteit verschaffen belangrijke aanwijzingen voor de aard van de processen die het magnetische veld genereren, zei Clement.
Sinds de tijd van Albert Einstein hebben onderzoekers geprobeerd een vast tijdsbestek vast te stellen waarin omkeringen van het magnetische veld van de aarde plaatsvinden. Einstein schreef zelfs ooit dat een van de belangrijkste onopgeloste problemen in de natuurkunde zich concentreert rond het magnetische veld van de aarde. Het magnetische veld van onze planeet varieert met de tijd, wat aangeeft dat het geen statisch of vast kenmerk is. In plaats daarvan werkt een actief proces om het veld te behouden. Dat proces is hoogstwaarschijnlijk een soort dynamische actie waarbij het stromende en convectie vloeibare ijzer in de buitenste kern van de aarde het magnetische veld genereert, geloven geologen.
Uitzoeken wat er gebeurt als het veld de polariteit omkeert, is moeilijk omdat omkeringen snelle gebeurtenissen zijn, althans op geologische tijdschalen. Het is een uitdaging om sedimenten of lava's te vinden die het veld vastleggen tijdens het omkeren. In de afgelopen jaren zijn echter nieuwe polariteitsovergangsrecords verworven in sedimentkernen verkregen via het internationale Ocean Drilling Program, gefinancierd door NSF. Deze records maken het mogelijk om de belangrijkste kenmerken van omkeringen te bepalen, zei Clement.
"Het is algemeen aanvaard dat tijdens een omkering het geomagnetische veld afneemt tot ongeveer 10 procent van zijn volledige polariteitswaarde", zei Clement. “Nadat het veld is verzwakt, ondergaan de richtingen een verandering van bijna 180 graden en wordt het veld sterker in de tegenovergestelde polariteitsrichting. Er bleef echter grote onzekerheid bestaan over hoe lang dit proces duurt. Hoewel dit meestal de eerste vraag is die mensen stellen over omkeringen, zijn wetenschappers gedwongen te antwoorden met slechts een vage ‘een paar duizend jaar '.'
De reden voor deze onzekerheid? Elke gepubliceerde polariteitsovergang rapporteerde een iets andere duur, van iets minder dan 1.000 jaar tot 28.000 jaar.
"Nu, door het innovatieve gebruik van diepzee-sedimentkernen, heeft Clement aangetoond dat magnetische veldomkeringsgebeurtenissen plaatsvinden binnen bepaalde tijdframes, ongeacht de polariteit van de omkering", zegt Carolyn Ruppel, programmadirecteur bij de afdeling oceaanwetenschappen van NSF . "Sedimentkernen die oorspronkelijk zijn geboord om ongelijksoortige wetenschappelijke doelstellingen te bereiken, hebben geleid tot een resultaat van wereldwijde betekenis, wat de waarde onderstreept van het verzamelen en onderhouden van kernen en bijbehorende gegevens."
Clement onderzocht de database van bestaande polariteitsovergangsrecords van de afgelopen vier omkeringen. De totale gemiddelde duur, zo ontdekte hij, is 7.000 jaar. Maar de variatie is niet willekeurig, zei hij. In plaats daarvan verandert het met de breedtegraad. De verandering van richting duurt op sites met een lage breedtegraad half zo lang als op sites met een gemiddelde tot hoge breedtegraad. "Deze afhankelijkheid van duur op de plaatsbreedtegraad was in eerste instantie verrassend, maar het is precies zoals voorspeld zou worden in geometrische modellen van omkerende velden," zei Clement.
Oorspronkelijke bron: NSF-persbericht
