 |
Er polvendingen nær?
- sandsynligheden palæomagnetisk set
Af Carlsbergstipendiat Peter Riisager, GeoBiosphere Science Centre, Lund samt Geologisk Museum Københavns Universitet, Lovisa Zillén og Lektor Ian Snowball, GeoBiosphere Science Centre, Lund
Jordens magnetfelt er aftaget 10 procent over de sidste 170 år. Nye målinger fra blandt andet den danske Ørsted-satellit viser, at de magnetiske poler nu flytter sig ca. 50 km om året. Men er det usædvanligt hurtigt? Nogle forskere mener ja. De tolker ændringerne som tegn på, at Jordens magnetfelt er på vej mod en polvending (se Peter Staunings artikel i GeologiskNyt nr. 5, 2004).
I denne artikel argumenterer vi for, at sandsynligheden for en forestående polvending bedst vurderes på baggrund af et længere tidsperspektiv, og at palæomagnetiske data er afgørende. Set fra en palæomagnetisk synsvinkel, er sandsynligheden for en nært forestående polvending faktisk lille.
Polvendinger
Jordens magnetiske nord- og sydpoler har byttet plads et utal af gange. Polvendinger finder sted i gennemsnit hvert 100.000 år med den foreløbigt sidste polvending for 780.000 år siden. Der er ingen systematik i, hvornår polvendinger finder sted, så man kan ikke sige noget om sandsynligheden for en ny polvending baseret på, hvornår den sidste fandt sted. Selve polvendingerne er geologisk set kortvarige begivenheder på 3.000-5.000 år. Det lyder umiddelbart af meget, men i en geologisk tidsramme er det meget hurtige begivenheder.
Præcist hvordan Jordens magnetfelt opfører sig under polvendinger, er endnu ikke klarlagt. Polvendingernes konsekvens for livet er derfor ikke kendt i detalje. Hvad, vi ved, er, at magnetfeltet er hurtigt-ændrende og stærkt nedsat under polvendinger, og at den magnetiske afskærmning derfor også er nedsat. Den intense stråling af ladede partikler, der konstant strømmer mod Jorden fra solvinden og andre dele af verdensrummet, vil derfor have en let adgang til Jordens atmosfære, hvor ozonlaget sandsynligvis vil nedbrydes. Jorden vil desuden opleve kolossale magnetiske storme, der opstår, når solvinden møder Jordens magnetfelt. Det er mere uklart, hvorledes andre dele af Jordens atmosfære vil påvirkes af det midlertidige ophør af magnetfeltet. Men kigger man i de geologiske arkiver, er der tegn på mindre klimaændringer og uddøen af forskellige plantearter ved polvendinger.
En af grundene til, at polvendinger er interessante, er kombinationen af ødelæggelse, og det at de sker så hurtigt. Tidsskalaen for de fleste geologiske processer, så som pladetektonik og polvandring, er meget længere end vores historiske tidsskala. Nulevende og nærmest kommende generationer behøver derfor ikke at bekymre sig om ændrede livsbetingelser på den baggrund. Med geologiske fænomener som polvendinger, ekstrem vulkanisme, meteornedslag og klimaændringer er det anderledes. Her er der tale om naturlige geologiske fænomener, der kan ske “geologisk set” meget hurtigt og derfor have indflydelse på vores fremtid i en historisk overskuelig fremtid.
Selvom polvendinger ikke sker særligt ofte, så sker de dog, og der er altid en reel mulighed for, at næste polvending er på vej. Men hvordan kan vi bedst vurdere sandsynligheden? Winston Churchill sagde: “The farther backward you can look, the farther forward you are likely to see”. Citatet er naturligvis møntet på menneskehedens historie, men ikke desto mindre brugbart også for studier af Jordens geologiske fortid/fremtid.
Heldigvis har vi en videnskabelig metode til at bestemme Jordens magnetfelt langt tilbage i den geologiske fortid. Det er baseret på dette arkiv over tidligere magnetfeltsændringer, at vi bedst kan vurdere sandsynligheden for en forestående polvending.
Palæomagnetisme
Det er via palæomagnetiske data, at vi ved, at Jordens magnetiske nord- og sydpoler bytter plads. Baggrunden for palæomagnetisme er, at stort set alle bjergarter indeholder magnetiske mineraler, der kan optage og gemme en magnetisering. Når bjergarter dannes, optager de derfor det omgivende magnetfelt. Afhængigt af de magnetiske mineralers kornstørrelse og sammensætning kan geologiske prøver gemme deres oprindelige magnetisering i milliarder af år. I praksis slettes dele af den oprindelige magnetisering dog, når bjergarter udsættes for forvitring, varme og kemiske omdannelser.
En hel videnskab, kaldet “palæomagnetisme” beskæftiger sig med metoder til at indsamle geologiske prøver og læse deres fossile magnetisering. Man kan sige, at palæomagnetikere forsøger at læse det naturlige arkiv over Jordens tidligere magnetfelt, som er gemt i geologiske prøver. Med avancerede teknikker har det vist sig muligt at isolere den oprindelige magnetisering (palæomagnetfeltet) fra stort set alle typer af bjergarter.
Palæomagnetiske optagelser
I 1960’erne blev det endeligt klart, at Jordens magnetiske poler bytter plads. Palæomagnetikere har efterfølgende “higet og søgt i gamle prøver” for at finde optagelser af polvendinger. Indtil videre er der fundet ca. 30 serier af lavastrømme, hvor magnetfeltet under fortidige polvendinger er blevet optaget. Desværre er langt hovedparten af optagelserne mangelfulde og udetaljerede, hovedsageligt fordi polvendinger sker for hurtigt i forhold til, hvor lang tid det typisk tager at danne de bjergarter, der kan optage Jordens tidligere magnetfelt.
Vi har haft det held på Vestgrønland at finde den hidtil mest detaljerede optagelse af en polvending (foto på foregående side). Vores held bestod i, at polvendingen var sammenfaldende med en usædvanligt voldsom vulkansk aktivitet, der fandt sted for 60 millioner år siden. Dengang blev et område af Vestgrønland på størrelse med Danmark dækket af en 5-8 km tyk serie af lavastrømme i forbindelse med dannelsen af den kæmpemæssige nordatlantiske magmatiske provins (forklaring i boksen nedenfor). Den palæomagnetiske optagelsesfrekvens er derfor uhørt høj, således at en næsten 200 meter tyk serie af lavastrømme blev dannet samtidig med polvendingen.
Baseret på flere feltsæsoner med meget detaljerede palæomagnetiske indsamlinger har vi kunnet bestemme en unik optagelse af Jordens magnetfelt før, under og efter en polvending (figuren til øverst højre). Hvad, der i denne sammenhæng er den mest interessante observation, er, at polvendingen først fandt sted efter en længere periode med reduceret dipolmoment (figuren nedenunder på denne side). Samme observation er også gjort for andre palæomagnetiske polvendinger.
Jordens nuværende dipolmoment på 80 x 1021Am2 er faktisk 3-4 gange stærkere end dipolmomentet før den magnetiske polvending observeret i de vestgrønlandske lavaer. Jordens magnetfelt skal altså aftage betydeligt mere, inden vi når ned på et niveau, der svarer til feltet forud for den vestgrønlandske polvending.
Holocæne feltændringer
Arkæomagnetisme er en underdisciplin af palæomagnetisme. Som man sikkert kan gætte ud fra navnet, drejer det sig om palæomagnetiske undersøgelser af arkæologiske objekter. Når arkæologiske materialer (mursten, tegl, keramik og deslige) brændes, optager de det omgivende magnetfelt præcis på samme måde som geologiske prøver.
Baseret på arkæomagnetiske undersøgelser publicerede franske forskere i 2003 data, der viser, at Jordens magnetfelt periodevis ændrer sig meget hurtigt. De navngav de hurtige felt-ændringer “archeomagnetic jerks” – et udtryk der er svært at oversætte uden at miste dobbelttydigheden. Vi vil derfor i det følgende bruge den fordanskede oversættelse “arkæomagnetiske jerks”. Arkæomagnetiske jerks har fundet sted 3 gange inden for de sidste 3.000 år, omkring 800 BC, 200 AD og 1.400 AD.
Baseret på palæomagnetiske undersøgelser af skandinaviske søsedimenter med årlige varv (se boksen på næste side) har vi siden understøttet eksistensen af arkæomagnetiske jerks. Vi ser de samme arkæomagnetiske jerks omkring 800 BC, 200 AD og 1.400 AD, og 3-4 holocæne arkæomagnetiske jerks, der går forud for de arkæologiske optagelser (figuren nederst på næste side).
De nuværende hurtige ændringer af Jordens magnetfelt synes derfor ikke at være noget unikt fænomen. Det er allerede sket flere gange inden for den holocæne periode.
Er polvendingen nær?
En nært forestående polvending ville forbedre jobmulighederne for artiklens forfattere. Desværre er det vores overbevisning, at sandsynligheden for en forestående polvending er mindre end fremført i blandt andet danske medier. Som beskrevet ovenfor er hurtige ændringer af Jordens magnetfelt, som dem vi ser i dag, almindelige.
I den holocæne periode (det vil sige de sidste 11.500 år) har tilsvarende hurtige feltændringer fundet sted i hvert fald 4-5 gange. Palæomagnetiske observationer af magnetfeltet forud for tidligere polvendinger viser desuden et magnetfelt, der i en lang periode (ca. et par tusinde år) var mindre en halvdelen af det nuværende magnetfelt. Det nutidige magnetfelt er altså meget anderledes end magnetfelt forud for tidligere polvendinger.
De nuværende hurtige ændringer af Jordens magnetfelt svarer sandsynligvis til en arkæomagnetisk jerk. Fortsætter magnetfeltsændringerne, vil det kunne få betydning for rumvejret og muligheden for magnetiske storme – at magnetiske storme kan være skadelige, oplevede Sverige så sent som den 30. oktober 2003, hvor en magnetisk storm medførte strømafbrydelser i en time i Malmø.
Med magnetiske storme følger desuden nordlys: “Jeg skuede, og se, et stormvejr kom fra nord, og en vældig sky fulgte med, omgivet af stråleglans og hvirvlende ild, i hvis midte det glimtede som funklende malm” (Ezekiels Bog, Kapitel 1 vers 4). Kan det tænkes, at Ezekiels bibelske observation af et himmelsk lys, i hvad der nu er det sydlige Irak, var nordlys? Hans observation fandt sted omkring 800 BC, netop som en arkæomagnetisk jerk fandt sted, og den magnetiske nordpol befandt sig tættere på Irak end ved nogen anden tid i den holocæne periode (figuren nederst på næste side).
Selvom nutidige ændringer af Jordens magnetfelt ikke nødvendigvis er tegn på en nært forestående naturkatastrofe af bibelske dimensioner, så er der altså alligevel en mulig forbindelse til bibelens skrifter.
Artikel fra 5. blad i 2005
Litteratur:
Gallet, Y., Genevey, A. & Courtillot, V., On the possible occurrence of 'archaeomagnetic jerks' in the geomagnetic field over the past three millennia, Earth and Planetary Science Letters, 214, 237-242, 2004.
Riisager, P. & Abrahamsen, N., Palaeointensity of West Greenland Palaeocene basalts: asymmetric intensity around the C27n-C26r transition.
Physics of the Earth and Planetary Interiors, 118, 53-64, 2000.
Riisager, J., Riisager, P. & Pedersen, A.K., The C27n-C26r geomagnetic polarity reversal recorded in the West Greenland flood basalt province: How complex is the transitional field?, Journal of Geophysical Research, 108(B3), 2155, doi:10.1029/2002JB002124, 2003.
Snowball, I. & Sandgren, P.
| |
