Czy kompas popatrzy na południe?

41 tys. lat temu, oprócz super wulkanu, licznych nagłych zmian klimatu i epoki lodowcowej doszło również do odwrócenia pola magnetycznego Ziemi, twierdzą geologowie z Poczdamu, analizując rdzenie osadów z Morza Czarnego.

Te skrajne scenariusze, szybkie odwrócenie pola magnetycznego Ziemi, krótkoterminowe zmiany klimatu, epoka lodowcowa i wybuch wulkanu we Włoszech, były badane po raz pierwszy w jednym archiwum geologicznym i umieszczone w dokładnej kolejności chronologicznej.

Praca opublikowana przez zespół badaczy N.R. Nowaczyka, H.W. Arza, U. Franka, J. Kinda, B. Plessena utworzony wokół GFZ Niemieckiego Centrum Badawczego Nauk o Ziemi pokazuje, że w czasie jednej z epok lodowcowych, kompas nad Morzem Czarnym mógł wskazywać południe zamiast północy. Ich wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym “Earth and Planetary Science Letters” [1]. Te wraz z innymi badaniami pochodzącymi z Północnego Atlantyku, Południowego Pacyfiku i Hawajów, pokazują i potwierdzają, że odwrócenie polaryzacji było wydarzeniem globalnym.

Co jest godne uwagi to prędkość odwracania: “geometria pola odwróconej polaryzacji z liniami pola skierowanymi w przeciwnym kierunku w stosunku do obecnej konfiguracji, wynosiła około 440 lat i było związane z natężeniem pola, który równe było 25% dzisiejszemu polu magnetycznemu”, wyjaśnił Norbert Nowaczyk. “Rzeczywiste zmiany biegunowości trwały tylko 250 lat. Wziąwszy pod uwagę geologiczną skalę czasową, to jest bardzo szybko” W czasie zmiany, pole było nawet jeszcze słabsze – tylko 5% dzisiejszego natężenia. W konsekwencji, Ziemia niemal całkowicie straciła tarczę ochronną przeciwko twardemu promieniowaniu kosmicznemu, co doprowadziło do znacznego zwiększenia ekspozycji na promieniowanie. Jest to udokumentowane przez występowanie szczytu radioaktywnego berylu (Be10) w rdzeniach lodowych z tego czasu, pochodzących między innymi z pokrywy lodowej Grenlandii.

Odwrócenie polaryzacji było wydarzeniem globalnym. (Credit: © Dr. habil. Norbert R. Nowaczyk / GFZ)

Atomy berylu (Be) i węgla (C) znajdujące się w ziemskiej atmosferze poprzez zderzenie z wysokoenergetycznymi protonami z kosmosu zamieniają się w radioaktywne izotopy Be10 oraz C14. Następnie opadają one na powierzchnie Ziemi, gdzie są inkorporowane w lód i osady.

Tradycyjnie, obecność różnych tlenków żelaza, szczególnie magnetytu w wulkanicznej lawie, osadach i starożytnej ceramice, informuje na temat historii pola magnetycznego poprzez wskazanie kierunku i natężenia siły w czasie, kiedy ów materiał został zestalony. Tak zwany paleomagnetyzm nie zawsze pozwala ocenić ilościowo globalne zmiany w polu magnetycznym w dokładny sposób. Naukowcy łączą tę metodę z pomiarem stężenia Be10 z tych samych zapisów osadowych. A więc, kombinacja paleomagnetyzm-Be10 pozwala porównać i wykazać bardzo dokładnie dynamikę pola magnetycznego w materiale geologicznym pochodzącym z różnych części globu. Metoda oparta na Be10, została stworzona w ciągu ostatnich 10 lat przez CEREGE, dlatego teraz jest możliwe, nie tylko stwierdzić kierunek, ale też uzyskać ciągłą rekonstrukcję zmian i siłę ziemskiego pola magnetycznego.

“Wydarzenie Laschamp”

Proces odwrócenia polaryzacji potwierdzony teraz przez studia magnetyzacji osadów z Morza Czarnego znany jest już od 45 lat. Po raz pierwszy proces ten został odkryty po analizie namagnesowania kilku spływów law w pobliżu wioski Laschamp niedaleko Clermont-Ferrand w Masywie Centralnym (Francja), które różniły się znacznie od dzisiejszego kierunku pola magnetycznego Ziemi. Od tego czasu ten geomagnetyczny fenomen znany jest jako “wydarzenie Laschamp”. Jednakże, dane z Masywu Centralnego stanowią jedynie odczyt pola magnetycznego Ziemi 41 tys. lat temu, nowe dane z Morza Czarnego dają dać pełny obraz zmienności pola magnetycznego Ziemi w wysokiej rozdzielczości czasowej.

Nagłe zmiany klimatu i super wulkan

Poza dowodem na odwrócenie pola magnetycznego Ziemi 41 tys. lat temu, geologowie z Poczdamu znaleźli wiele informacji wskazujących na nagłe zmiany klimatu i istnienie epoki lodowcowej. Ostatecznie pozwoliło to synchronizować z wysoką dokładnością dane z Morza Czarnego i te znane wcześniej pochodzące z rdzeni lodowych z Grenlandii.

Największy wybuch wulkanu na półkuli północnej w ciągu ostatnich 100 tys. lat został nazwanym również jako wybuch super wulkanu miał miejsce 39.4 tys. lat temu w rejonie dzisiejszych Campi Flegrei w pobliżu Neapolu (Włochy). Udokumentowane to również zostało w badanych osadach Morza Czarnego.

Popiół tego wybuchu oraz wyrzucanych około 350 kilometrów sześciennych skał i lawy został rozproszony po całej wschodniej części Morza Śródziemnego i centralnej Rosji.

Dziś, Campi Flegrei jest 12-15 km. szeroką wulkaniczną kalderą na przedmieściach Neapolu, miasta z milionem ludzi.

Podobnie jak Super wulkan Yellowstone, Campi Flegrei jest popularną atrakcją turystyczną. Wypełniony jeziorami wrzącego błota i otworami z wydobywającą się parą siarkową, (nazwa Campi Flegrei pochodzi od greckiego słowa “palenie”), nie bez powodu starożytni obszar ten uważali, że jest bramą do piekła.

Ostatnia poważna erupcja na Campi Flegrei miała miejsce około 12 tys. lat temu.

Być możne, jest to zbieg okoliczności, że ostatnie magnetyczne odwrócenie Ziemi zwane “wydarzenie Gothenburg” nastąpiło mniej więcej w owym czasie. Magnetyczna zamiana -Gothenburg reprezentuje najkrótsze i najszybsze odwrócenie kierunku ziemskiego pola magnetycznego znane obecnie.

Czy to tylko przypadek, że około 40 procent dużych gatunków zwierząt, w tym tygrys szablastozębny (Smilodon ), mamut, mastodont i wielki wilk (Canis dirus) wyginęło w tym czasie? “Nie, to nie był przypadek”, mówi Robert W. Feliks, autor ksiazek “Not by Fire but by Ice” [2] i “Magnetic Reversals and Evolutionary Leaps” [3].

Wcześniej około 23 tys. lat temu, wystąpiło również odwrócenie pola magnetycznego zwane “wydarzenie Mono Lake”, gdy Ziemia wchodziła do katastrofalnego zlodowacenia, dziesiątkując niemal wszystkie mamuty.

Niektórzy badacze twierdzą, że ogromne perturbacje na Ziemi przyczyniły się do wyginięcia neandertalczyków około 40 tys. lat temu, co w konsekwencji później otworzyło drogę do anatomicznie współczesnych ludzi – Homo sapiens.

Zła wiadomość o magnetycznych odwróceniach Ziemi to taka, że często im towarzyszy masywne wymieranie, czy to jest stały cykl, który można przewidzieć i go uniknąć? “Masowe wymieranie”, mówi Felik, “było regułą, a nie wyjątkiem od milionów lat kiedy życie istnieje na tej planecie”

Wszystko się zmienia cały (geologiczny) czas

Biegunowość Ziemi nie jest stała. W przeciwieństwie do klasycznego magnesu lub magnesów dekoracyjnych na lodówce, pole magnetyczne Ziemi jest w ruchu. Geofizycy są prawie pewni dlaczego Ziemia ma pole magnetyczne, powszechnie akceptowany model geodynama mówi, że w centrum naszej planety znajduje się wewnętrzne stałe żelazowo-niklowe jądro otoczone płynnym oceanem gorącego i nisko lepkiego metalowego płynu (jądro zewnętrzne).

Przepływ ciekłego stopu żelaza w rdzeniu Ziemi tworzy prąd elektryczny, który z kolei tworzy pole magnetyczne – rodzaj dynama magnetohydrodynamicznego. Część zewnętrzna rdzenia Ziemi jest zbyt głęboko, aby naukowcy bezpośrednio mogli go zmierzyć, zatem zrozumienie struktury i ruch jadra Ziemi oparty jest wyłącznie na pracach sejsmologów i obserwacji zmian w jego polu magnetycznym.

Jednak teoria budowy jądra Ziemi nie wyjaśnia do końca pochodzenia pola magnetycznego, niż założenie, że “obecne jest od pewnego momentu w czasie geologicznym” [4]. Ani też nie wyjaśnia przyczyn zanikania pola dipolowego, ani sił stojących za jego zmianami (w tym dryf w kierunku zachodnim). Zanikanie pola dipolowego, na przykład, jest około dziesięć razy szybsze niż to może być uwzględnione w obecnej teorii [5].

Podstawowym założeniem generowanej teorii geodynama było to, że nie było innych planet lub innych układów słonecznych, które mogłyby indukować pole elektromagnetyczne. W efekcie, nowa teoria została zaproponowana przez odkrycie, że Układ Słoneczny jest dosłownie zalany przez siły elektromagnetyczne. Siły te obejmują: międzyplanetarne pole magnetyczne, pole magnetyczne Słońca (zmiana polaryzacji pola magnetycznego zachodzi regularnie prawie co 11 lat), wiatr słoneczny i magnetosfery różnych planet.

Bagenal [6] wykazał matematycznie, że “Magnetosfery planet wirujących szybko z silnym polem magnetycznym (np. Jowisz i Saturn) są wytwarzane przez wirowanie materiałów przewodzących, w ciekłym rdzeniu metalicznego wodoru. Z kolei wiatr słoneczny kontroluje przepływ plazmy w mniejszych magnetosferach planet obracających się powoli (np. Ziemia)”. Jeśli to jest tak, to ziemskie pole magnetyczne miałoby swojego głównego architekta i ewentualny czynnik kontrolujący -wiatr słoneczny i / lub międzyplanetarne pole magnetyczne.

Czy kompas popatrzy na południe?

Północny biegun magnetyczny jest w ruchu! “Biegun magnetyczny, który dryfował spokojnie przez lata, nabrał tempa w ostatnim czasie i może opuścić terytorium Kanady, około roku 2004″, powiedział w 2002 roku geofizyk Larry Newitt z Geological Survey of Canada, “jego prędkość znacznie wzrosła na przestrzeni ostatnich 25 lat” [7]

“Natężenie pola magnetycznego Ziemi zmalało 10 do 15 % w ciągu ostatnich 150 lat, ten trend ma nadal tendencje spadkową”, mówi w 2004 roku Dr. John A. Tarduno, professor geofizyki na Uniwersytecie Rochester. “Fakt, że (natężenie pola magnetycznego) spada tak szybko, prowokuje do zadumy” Szanse na odwrócenie są “bardziej prawdopodobne niż nie” [8]

Kierunek kursu bieguna magnetycznegoy zmierza bezpośrednio do Rosji. http://michelduchaine.com

Magnetyczny biegun północny przemieścił się w kierunku północnym ponad 1100 km – od początku 19 wieku, od kiedy odkrywcy namierzyli go precyzyjnie. Teraz porusza się szybciej, faktycznie, naukowcy szacują, że biegun migruje na północ, około 65 km na rok, w przeciwieństwie do około 16 km rocznie na początku 20 wieku.

Hipoteza zagłady spowodowana zmianą pól podczas wyjątkowej aktywności słonecznej zakłada, że odwrócone pole magnetyczne może “chwilowo” opuścić Ziemię, nie chroniąc nas przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym. Dane historyczne pokazują, że pole magnetyczne Ziemi rzeczywiście słabło w czasie, ale nic nie wskazywało na to, że znikło całkowicie.

Odwrócenie może się zdarzyć, lub może nie – Ziemia jest zbyt skomplikowany system, aby wiedzieć, co się stanie. Tak czy inaczej, naprawdę nie wiemy, czy obecny spadek natężenia pola magnetycznego jest czymś trywialnym lub zapowiedzią czegoś znacznie bardziej złowieszczego. W każdym razie związek pomiędzy polem geomagnetycznym Ziemi, geologią i klimatem okazuje się być bardziej skomplikowany niż my to sobie wyobrażamy.

Sławomir Kowalczyk, Michał Sobiecki (wrzesień 2013)

[1] N.R. Nowaczyk, H.W. Arz, U. Frank, J. Kind, B. Plessen. Dynamics of the Laschamp geomagnetic excursion from Black Sea sediments. Earth and Planetary Science Letters, 2012; 351-352: 54 DOI: 10.1016/j.epsl.2012.06.050

[2] Not by Fire but by Ice, Sugarhouse Publishing, ISBN-13: 978-0964874688

[3] Magnetic Reversals and Evolutionary Leaps, Sugarhouse Pub, ISBN-13: 978-0964874671

[4] Jeremy Bloxham and David Gubbins, “The Evolution of the Earth’s Magnetic Field”, Scientific American, pages 68-75, December, 1989.

[5] Alan Rodger and John Dudeney, “Merging at the Magneto- pause”, Nature, vol 36, page 407, February 4, 1993 .

[6] Fran Bagenal, “Giant Planet Magnetospheres”,Annual Review of Earth Planetary Sciences, vol 20, pages 289-328, 1992.

[7] CNN.com – North Magnetic Pole – March 20, 2002. http://ireport.cnn.com/docs/DOC-928193

[8] (New York Times, July 13, 2004, by William J. Broad)http://www.nytimes.com/2004/07/13/science/13magn.html

 

Leave a Reply