Een nieuwe studie door de Universiteit van Leeds en de Universiteit van Californië in San Diego onthult dat veranderingen in de richting van het magnetisch veld van de aarde 10 keer sneller kunnen plaatsvinden dan eerder werd gedacht.

Hun studie geeft nieuw inzicht in de wervelende stroom van ijzer 2800 kilometer onder het aardoppervlak en hoe dit de beweging van het magnetische veld gedurende de afgelopen honderdduizend jaar heeft beïnvloed.

Ons magnetisch veld wordt gegenereerd en onderhouden door een convectieve stroom van gesmolten metaal die de buitenste kern van de aarde vormt. Beweging van het vloeibare ijzer creëert de elektrische stromen die het veld aandrijven, die niet alleen helpt bij het begeleiden van navigatiesystemen, maar ook helpt ons te beschermen tegen schadelijke buitenaardse straling en onze atmosfeer op zijn plaats te houden.

Het magnetische veld verandert voortdurend. Satellieten bieden nu nieuwe middelen om de huidige verschuivingen te meten en te volgen, maar het veld bestond al lang vóór de uitvinding van door mensen gemaakte opnameapparaten. Om de evolutie van het veld terug in de geologische tijd vast te leggen, analyseren wetenschappers de magnetische velden die zijn vastgelegd door sedimenten, lavastromen en door mensen gemaakte artefacten. Het nauwkeurig volgen van het signaal van het kernveld van de aarde is een enorme uitdaging en daarom wordt nog steeds gedebatteerd over de snelheden van veldverandering die door dit soort analyses worden geschat.

Nutsvoorzieningen, Dr. Chris Davies, universitair hoofddocent in Leeds en professor Catherine Constable van de Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego, in Californië hebben een andere benadering gekozen. Ze combineerden computersimulaties van het veldgeneratieproces met een recent gepubliceerde reconstructie van tijdsvariaties in het aardmagnetisch veld over de laatste 100, 000 jaar

hun studie, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , toont aan dat veranderingen in de richting van het magnetisch veld van de aarde snelheden bereikten die tot 10 keer groter zijn dan de snelst gerapporteerde variaties van maximaal één graad per jaar.

Ze tonen aan dat deze snelle veranderingen gepaard gaan met lokale verzwakking van het magnetische veld. Dit betekent dat deze veranderingen zich over het algemeen hebben voorgedaan rond tijden waarin het veld van polariteit is omgekeerd of tijdens geomagnetische excursies wanneer de dipoolas - die overeenkomt met veldlijnen die uit de ene magnetische pool komen en bij de andere convergeren - ver van de locaties van het noorden en zuiden beweegt geografische polen.

Het duidelijkste voorbeeld hiervan in hun onderzoek is een scherpe verandering in de richting van het aardmagnetische veld van ongeveer 2,5 graden per jaar 39, 000 jaar geleden. Deze verschuiving ging gepaard met een lokaal zwakke veldsterkte, in een beperkt ruimtelijk gebied net voor de westkust van Midden-Amerika, en volgde de wereldwijde Laschamp-excursie - een korte omkering van het aardmagnetisch veld ongeveer 41, 000 jaar geleden.

Soortgelijke gebeurtenissen worden geïdentificeerd in computersimulaties van het veld die veel meer details van hun fysieke oorsprong kunnen onthullen dan de beperkte paleomagnetische reconstructie.

Hun gedetailleerde analyse geeft aan dat de snelste richtingsveranderingen worden geassocieerd met beweging van omgekeerde flux-patches over het oppervlak van de vloeibare kern. Deze vlekken komen vaker voor op lagere breedtegraden, wat suggereert dat toekomstige zoektochten naar snelle richtingsveranderingen zich op deze gebieden moeten concentreren.

Dr. Davies, van de School of Earth and Environment, zei:"We hebben een zeer onvolledige kennis van ons magnetische veld vóór 400 jaar geleden. Aangezien deze snelle veranderingen een van de meer extreme gedragingen van de vloeibare kern vertegenwoordigen, kunnen ze belangrijke informatie geven over het gedrag van het diepe binnenste van de aarde."

Professor Constable zei:"Begrijpen of computersimulaties van het magnetische veld nauwkeurig het fysieke gedrag van het aardmagnetische veld weerspiegelen, zoals afgeleid uit geologische gegevens, kan een hele uitdaging zijn.

"Maar in dit geval hebben we een uitstekende overeenstemming kunnen aantonen in zowel de veranderingssnelheden als de algemene locatie van de meest extreme gebeurtenissen in een reeks computersimulaties. Verdere studie van de evoluerende dynamiek in deze simulaties biedt een nuttige strategie om te documenteren hoe zulke snelle veranderingen optreden en of ze ook worden gevonden in tijden van stabiele magnetische polariteit zoals wat we vandaag ervaren."