Polomkastning
En geomagnetisk omvändning är en förändring i en planets magnetfält så att positionerna för magnetisk nord och magnetisk syd byts ut.
Detta har skett 183 gånger under de senaste 83 miljoner åren, i genomsnitt två eller tre gånger per miljon år. Före en förändring av magnetfältet blir jordens magnetfält svagare och rör sig runt, som en snurrande topp skulle göra innan den faller. Forskarna vet detta som ett resultat av studier av magnetism på havsbotten, nära den mellanatlantiska ryggen. Lavan rör sig långsamt ut ur denna spricka (spricka i havsbottnen) och sedan svalnar den med sina järnoxidmolekyler som alla pekar i den nya riktningen för jordens magnetfält. Vi kan titta på detta magnetfältets historia i dag för att se tillbaka på de många vändningarna i det förflutna.
Omvändningar sker med intervaller från mindre än 0,1 miljoner år till så mycket som 50 miljoner år. Dessa perioder kallas krons.
Det finns inget mönster för dessa förändringar, som verkar ske slumpmässigt. Chrons varar mellan 0,1 och 1 miljon år (se diagrammet) med ett genomsnitt på 450 000 år. De flesta omkastningar tar mellan 1 000 och 10 000 år att inträffa.
Den senaste, Brunhes-Matuyama-omvändningen, inträffade för 780 000 år sedan och kan ha inträffat mycket snabbt, inom en människas livstid. En kort fullständig omvändning, känd som Laschamp-händelsen, inträffade för bara 41 000 år sedan under den senaste istiden. Denna omvändelse varade endast cirka 440 år och den egentliga polaritetsförändringen varade cirka 250 år. Under denna förändring försvagades magnetfältets styrka till 5 % av dess nuvarande styrka. Kortvariga störningar som inte leder till en omvändning kallas geomagnetiska utflykter.
Geomagnetisk polaritet under de senaste 5 miljoner åren (Pliocen och kvartär, sen kainozoisk tid). Mörka områden = perioder där polariteten stämmer överens med den nuvarande Ljusa områden = perioder där polariteten är omvänd.
Uppteckningar från det förflutna
De tidigare uppgifterna om geomagnetiska omkastningar upptäcktes först genom att man observerade de magnetiska omkastningarna på havsbotten. Detta ledde snart till utvecklingen av teorin om plattentektonik. Den relativt konstanta hastigheten med vilken havsbotten sprider sig orsakar "ränder" i basalten. Från dessa tidigare magnetfält kan polariteten härledas. Uppgifter erhålls genom att bogsera en magnetometer längs havsbotten.
Ingen befintlig havsbotten utan subduktion är äldre än cirka 180 miljoner år, så andra metoder används för att upptäcka äldre omkastningar. De flesta sedimentära bergarter innehåller små mängder järnrika mineraler. Deras orientering återspeglar magnetfältet när de bildades. Stenarna behåller den registreringen om de inte förändras av någon senare process.
Superchrons
En superkrona är ett polaritetsintervall som varar minst 10 miljoner år. Det finns två väletablerade superkronor, den kretensiska normalkronan och Kiaman-kronan.
Kretatidens normalperiod (även kallad Kretatidens superkrona eller C34) varade i nästan 40 miljoner år. Mellan kretens normalperiod och nutid har frekvensen generellt sett ökat långsamt.
Den omvända superkronan i Kiaman varade från slutet av karbon till slutet av perm. Det är mer än 50 miljoner år, från 312 till 262 miljoner år sedan (mya). Magnetfältet hade bytt polaritet. Namnet "Kiaman" kommer från den australiensiska byn Kiama, där några av de första geologiska bevisen för superchronen hittades 1925.
Geomagnetisk polaritet sedan den mellersta juraen
Orsaker
Jordens magnetfält och magnetfältet på andra planeter som har magnetfält orsakas av dynamoeffekter från smält järn i planetens kärna. Denna konvektion (rörelse) genererar elektriska strömmar som i sin tur ger upphov till magnetfält. I simuleringar av planetariska dynamos uppstår omkastningar av den underliggande dynamiken. Gary Glatzmaier och hans medarbetare Paul Roberts från UCLA körde till exempel en numerisk modell av kopplingen mellan elektromagnetism och vätske dynamik i jordens inre. Deras simulering återgav viktiga egenskaper hos magnetfältet under mer än 40 000 års simulerad tid och det datorgenererade fältet vände sig om. Globala omkastningar av fältet med oregelbundna intervaller har också observerats i ett experiment med flytande metall i laboratoriet VKS2.
Effekter på livet
Såvitt vi vet finns det ingen effekt på livet. Studier har gjorts för att se om omkastningar har något samband med utdöende händelser. Statistiska analyser visar inga bevis för ett samband mellan omkastningar och utdöenden.
Frågor och svar
F: Vad är en geomagnetisk omkastning?
S: En geomagnetisk omkastning är en förändring i en planets magnetfält så att positionerna för magnetiskt norr och magnetiskt söder byts ut.
F: Hur ofta inträffar dessa omkastningar?
S: Omkastningar sker ungefär två eller tre gånger per miljon år, med intervaller som varierar från mindre än 0,1 miljoner år till så mycket som 50 miljoner år.
F: Hur lång tid tar det för en omvändning att ske?
S: De flesta omkastningar tar mellan 1 000 och 10 000 år att inträffa. Den senaste, Brunhes-Matuyama-omvändningen, inträffade för 780 000 år sedan och kan ha skett mycket snabbt, inom en människas livstid.
F: Vad är ett exempel på en kortvarig fullständig omvändning?
S: En kort fullständig omvändning, känd som Laschamp-händelsen, inträffade för bara 41 000 år sedan under den senaste istiden. Den omvändningen varade bara i ungefär 440 år och den faktiska polaritetsförändringen varade i ungefär 250 år.
F: Hur svagt var jordens magnetfält under denna förändring?
S: Under denna förändring försvagades magnetfältets styrka till 5 % av dess nuvarande styrka.
Fråga: Vad är krons?
Svar: Chrons är perioder som sträcker sig från 0,1 till 1 miljon år med ett genomsnittligt intervall på 450 000 år mellan dem då omkastningar sker slumpmässigt utan något mönster eller någon regelbundenhet.
F: Vad är geomagnetiska utflykter?
S: Geomagnetiska utflykter är korta störningar som inte resulterar i fullständiga omkastningar men som ändå orsakar förändringar i jordens magnetism.
