A Wisconsini Egyetem (Madison, USA) kutatói mindenkit szeretnének megnyugtatni: a Föld mágneses mezeje köszöni, jól van, erős és rendületlen, nyugodtan támaszkodhatunk rá a navigáció során. Az viszont igaz, hogy valahol a mélyben már munkálnak a változás rugói.
A mágneses északi sark jelenleg Szibéria felé tart,
méghozzá olyan ütemben, hogy a modern navigáció alapját képező Globális Helymeghatározó Rendszer – ismertebb nevén GPS (Global Positioning System) – szoftverfrissítését a tervezettnél hamarabb el kellett végezni, hogy korrigálják az eltérést.
És az is igaz, hogy
nagyjából néhány százezer évenként a mágneses mező drámai mértékű vándorlásba kezd,
melynek során végül teljesen megfordul a polaritása: a mágneses észak lekerül a Déli-sarkra, és viszont, egészen, amíg a következő átbillenéskor vissza nem áll az ellentétes állapot.
Az átfordulás a Föld története során számtalanszor lejátszódott, a tudósoknak mégis csak halvány elképzeléseik vannak arról, mi okból és hogyan történik mindez.
Brad Singer, a Wisconsini Egyetem geológusa munkatársaival együtt a Science Advances című folyóiratban számol be arról az eredményről, miszerint a legutóbbi, mintegy 770 ezer évvel ezelőtti mágnesestér-fordulás legalább 22 ezer évet vett igénybe.
Ez az időtartam többszöröse annak, amit korábban feltételeztek,
és a legújabb adatok fényében erős kétely vetül azokra az eleve vitatott nézetekre is, amelyek szerint egyes múltbéli átfordulások egy emberélet ideje alatt lejátszódhattak.
Az új elemzés részben az egyre pontosabbá váló méréseken, részben a lávafolyamok, az óceáni üledékek és az antarktiszi jégből vett mintahengerek globális összevetésén alapul, és részletes képet ad a Föld mágneses mezejének legutóbbi forrongó időszakáról.
Évezredek alatt a mező először meggyengült, részben elfordult,
majd újból stabilizálódott, mígnem végérvényesen átfordult arra a polaritásra, amit ma ismerünk.
A tanulmány olyan időkben adja a kezünkbe a pólusfordulások részletesebb és kidolgozottabb modelljét, amikor egyes tudósok szerint a mező meggyengüléséből és elmozdulásából ítélve egy újabb átfordulás küszöbén állunk.
Mások vitatják, hogy valóban egy közelgő átfordulás korai jeleit tapasztaljuk.
Ám ha mégis, úgy egy átbillenés a mi elektronikára épülő mai világunkat olyan módon befolyásolná, ahogy a földtörténet során még sosem.
„Az átfordulások a Föld belsejének legmélyebb rétegeiből indulnak ki, de hatásuk a Föld valamennyi rétegén áthatolva leginkább a felszínen és a légkörben érvényesül – magyarázza Singer.
– Anélkül, hogy egy átfordulás földfelszíni eseményeit teljes egészében, pontosan és nagy felbontásban dokumentálnánk, igazán még vitatkoznunk sem érdemes arról, hogy milyen mechanika mozgathatja a folyamatot ott benn."
A Föld mágneses mezejét a folyékony vasból álló külső magnak a szilárd belső mag körüli forgása állítja elő. A forgás keltette dinamóhatás olyan mezőt hoz létre,
amely leginkább akkor stabil, ha a tengelye nagyjából a földrajzi északi és déli pólusokon halad át,
de az átfordulások alkalmával a mező tengelye eltolódik, és erőssége számottevően csökken.
Egy kőzet keletkezése során – például amikor a vulkáni lávafolyamok megszilárdulnak, vagy új üledékes rétegek rakódnak le az óceánfenéken –
a mágneses mező aktuális állapota mintegy beleíródik a kőzetbe,
amely így megőrzi a mező akkori polaritásának emlékét.
Singer és más geológusok ezt a globális emléknyomtárat használják ahhoz, hogy évmilliókra visszamenőleg összerakják a mágneses mező változásainak történetét. Az emléknyomok a legutóbbi, leírói alapján Matuyama-Brunhes-nek nevezett átfordulásról adják a legtisztább képet.
Elemzésük során Singer és munkatársai a chilei, tahiti, hawaii, karib-szigeteki és kanári-szigeteki lávafolyásokra összpontosítottak. A csoport több alkalommal járt ezeken a terepeken mintagyűjtés céljából.
„A lávafolyamok ideálisak a mágneses mező állapotának megőrzésére. Tele vannak vastartalmú ásvánnyal, és miközben lehűlnek, a dermedő kőzetbe mintegy belezáródik a mező aktuális iránya – fejti ki Singer.
– Viszont ez a krónika elég hézagos.
Egy vulkán se tör ki állandóan.
Ezért aztán gondos terepmunkával kell azonosítanunk a céljainknak megfelelő emléknyomokat."
A kutatók a hét helyről begyűjtött lávaeredetű kőzetek mágneses állapotának kiolvasása mellett radioaktív izotópos kormeghatározást is végeztek, hogy időben rekonstruálják a mágneses mező változásait a Matuyama-Brunhes átfordulás időszakán átívelő körülbelül 70 ezer év alatt.
A méréseket a Singer geokronológiai laboratóriumában
továbbfejlesztett kormeghatározó módszerre építették,
amely a kálium radioaktív bomlása során keletkező argon detektálásával teszi pontosabbá a kőzetek datálását. Eredményeik azt mutatták, hogy a mező végső átfordulása földtörténeti léptékkel mérve valóban rövid volt: röpke 4000 évet vett igénybe.
Ezt azonban egy hosszasabb instabil időszak előzte meg, amely két kilengést – időleges és részleges átfordulást – is magában foglalt. Ez a bizonytalan periódus 18 ezer évvel tolja vissza az átfordulás kezdetét.
A teljes időtartam így több mint kétszer olyan hosszú, mint amit a kurrens irodalom alapján gondolni lehetett,
ugyanis az általános vélekedés eddig úgy tartotta, hogy minden átfordulás legfeljebb 9000 év alatt lezajlik.
A tengerfenéki mágneses mérések, amelyek folyamatosabb, bár kevésbé pontos információt szolgáltatnak, egybecsengtek a lávafolyásokból származó adatokkal. Harmadik forrásként a tudósok az antarktiszi jég rétegeinek berilliumtartalmát határozták meg.
A berillium a légkört bombázó kozmikus sugárzás hatására keletkezik, és mivel a földmágnesesség átfordulásai idején a mező meggyengülése miatt több kozmikus sugárzás éri el a légkört, ilyenkor több berillium is jön létre.
Amióta az emberiség elkezdte mérni a Föld mágneses mezejének erősségét, a mező évszázadonként úgy 5 százaléknyit gyengült. A Singer és mások által gyűjtött adatok arra vallanak,
hogy a mező gyengülése egy közelgő átfordulás előszele lehet,
de egyáltalán nem világos, hogy az átbillenés már valóban az ajtónkon kopogtat-e.
Tény, hogy a mező átfordulása radikálisan felforgatná a globális navigációt, a műholdas és a szárazföldi kommunikációt egyaránt. A jelen tanulmány azonban biztosít bennünket afelől, hogy a társadalomnak sok-sok nemzedéknyi ideje lesz majd alkalmazkodni az ingadozó mágneses mező szeszélyeihez.