فهرست مطالب
دانشمندان با بررسی هسته‌های رسوبی دریایی، جزئیات وارونگی‌های طولانی‌مدت میدان مغناطیسی زمین را کشف کردند که برخی تا ۷۰ هزار سال طول کشیده و رفتار غیرقابل پیش‌بینی این میدان را آشکار می‌کند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، در اعماق زمین، اقیانوسی متلاطم از فلزات مذاب نقش حیاتی در پایداری زمین ایفا می‌کند. میدان مغناطیسی زمین زمانی شکل می‌گیرد که جریان آهن و نیکل مذاب در هسته خارجی باعث ایجاد جریان‌های الکتریکی می‌شود و سپری مغناطیسی جهانی خلق می‌کند.
این سپر قوی است اما پایدار و ثابت نیست. گاه‌به‌گاه قطب‌های شمال و جنوب مغناطیسی زمین جای خود را در پدیده‌ای به نام وارونگی ژئومغناطیسی تغییر می‌دهند. رد این وارونگی‌ها در رسوبات و سنگ‌ها ثبت شده است؛ ذرات معدنی مغناطیسی کوچک می‌توانند با جهت میدان در لحظه رسوب یا سرد شدن سنگ‌ها هم‌راستا شوند و تصویری از وضعیت میدان در آن زمان را ثبت کنند که میلیون‌ها سال بعد قابل مطالعه است.
این فرآیندها سریع رخ نمی‌دهند و معمولاً هزاران سال طول می‌کشند تا میدان ضعیف و ناپایدار شود و قطب‌ها به آرامی در سراسر جهان جابه‌جا شوند و در نهایت با جهت مخالف تثبیت شوند. در ۱۷۰ میلیون سال گذشته، حدود ۵۴۰ وارونگی ژئومغناطیسی ثبت شده که هر کدام ۱۰ هزار سال طول کشیده‌اند.
مطالعه جدیدی به رهبری یک زمین‌شناس دانشگاه یوتا با همکاری محققانی از فرانسه و ژاپن نشان می‌دهد برخی وارونگی‌ها بسیار طولانی‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد رخ داده‌اند؛ نمونه‌هایی از حدود ۴۰ میلیون سال پیش وجود دارد که در برخی موارد بیش از ۷۰ هزار سال به طول انجامیده‌اند. این بازه زمانی طولانی، نگرش دانشمندان نسبت به میدان مغناطیسی زمین و نقش آن در محافظت از سیاره در برابر تابش خورشیدی و ذرات مضر کیهانی را دگرگون می‌کند.
حتما بخوانید: ماموریت جدید ناسا، هاله نامرئی زمین را آشکار می کند + ویدیو
تاثیر میدان مغناطیسی زمین بر زندگی
فازهای طولانی ضعف میدان مغناطیسی اهمیت ویژه‌ای دارند، زیرا این میدان مانند یک فیلتر عمل می‌کند. کاهش قدرت آن موجب می‌شود ذرات باردار بیشتری به جو بالایی نفوذ کنند و واکنش‌های شیمیایی و جریان انرژی در سیستم اقلیمی را دچار تغییر کنند. برخی اثرات می‌توانند به بایوسفر نیز برسند، به‌ویژه برای گونه‌هایی که به نشانه‌های مغناطیسی وابسته‌اند. پتر لیپرت، استادیار زمین‌شناسی و ژئوفیزیک دانشگاه یوتا، می‌گوید: «فواصل طولانی کاهش حفاظت ژئومغناطیسی احتمالا بر شیمی جو، فرایندهای اقلیمی و تکامل موجودات زنده تاثیر گذاشته است.»
برای مطالعه بیشتر: سندرم کسلر و خطر برخورد فاجعه‌بار ماهواره‌ها در مدار زمین
این یافته‌ها در Nature Communications Earth & Environment منتشر شده‌اند و نویسنده اصلی یوچی یاماموتو از دانشگاه کوچ ژاپن است. یاماموتو می‌نویسد: «این کشف فرآیند وارونگی فوق‌العاده طولانی را آشکار کرد، درک رایج را به چالش کشید و ما را شگفت‌زده نمود.» این پژوهش بر اساس حفاری علمی سال ۲۰۱۲ در شمال اقیانوس اطلس انجام شده که بازسازی شرایط اقلیمی دوران ائوسن (۵۶ تا ۳۴ میلیون سال پیش) را هدف داشت. در این ماموریت دو ماهه، نمونه‌برداری از عمق تا ۳۰۰ متر زیر بستر دریا انجام شد و لایه‌های رسوبی تاریخچه دقیق میدان مغناطیسی زمین را در طی میلیون‌ها سال حفظ کرده‌اند.
رفتار غیرقابل‌پیش‌بینی زمین
یاناموتو و لیپرت به عنوان دیرینه‌مغناطیس‌شناسان، وظیفه داشتند جهت و شدت مغناطیس ثبت‌شده در هسته‌های رسوبی را اندازه‌گیری کنند. لیپرت می‌گوید: «ما نمی‌دانیم چه چیزی وارونگی را تحریک می‌کند. مدت هر وارونگی متفاوت است و این تفاوت، یک نوع کد مغناطیسی منحصربه‌فرد ایجاد می‌کند. می‌توانیم جهت‌های مغناطیسی ذخیره‌شده در رسوبات را با جدول زمانی زمین‌شناسی تطبیق دهیم.» این رسوبات حامل سیگنال مغناطیسی قابل اعتماد هستند که توسط بلورهای کوچک مگنتیت تولیدشده توسط میکروارگانیسم‌های باستانی و گرد و غبار و فرسایش قاره‌ها تثبیت شده است. همانند قطب‌نما، جهت این بلورها قطبیت زمین در زمان رسوب را نشان می‌دهد.
برای مطالعه بیشتر: اولین اطلس سه‌بعدی تمام ساختمان‌های زمین رونمایی شد
یک لایه ۸ متری دانشمندان را شگفت‌زده کرد؛ زیرا به‌طور دقیق وارونگی‌های طولانی ژئومغناطیسی را ثبت کرده بود. آنها نمونه‌های بیشتری با فاصله‌ای تنها چند سانتی‌متر برداشتند تا روایت این رسوبات را با وضوح بالا ثبت کنند. تحلیل‌های چندساله این هسته‌ها نشان داد دو وارونگی ثبت شده است: یکی به مدت ۱۸ هزار سال و دیگری ۷۰ هزار سال طول کشیده است.
اگرچه این کشف شگفت‌آور بود، اما مطابق با پیش‌بینی مدل‌های کامپیوتری ژئودیناموی زمین در هسته بیرونی که جریان‌های الکتریکی تولیدکننده میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کند، بود؛ این مدل‌ها نشان می‌دادند وارونگی‌ها اغلب کوتاه‌اند اما گاهی بسیار طولانی می‌شوند. به بیان دیگر، ژئومغناطیس زمین احتمالا همواره این رفتار غیرقابل پیش‌بینی را داشته، اما دانشمندان تا پیش از این نتوانسته بودند آن را در سنگ‌ها ثبت کنند.
