بیگ بنگ: تجزیه­ و ­تحلیل محققان از یک استالاگمیت(چکیده‌سنگ) در اعماق غاری در چین، سرنخ‌هایی در مورد “سرعت چرخش قطب‌های مغناطیسی زمین” ارائه کرد.

به گزارش بیگ بنگ، این ارتعاش سریع نه تنها غافلگیر کننده بود، بلکه نشان دهندۀ تغییر ناگهانی مشابه در آیندۀ نزدیک است که تقریبا مشکلات بزرگی را به ویژه برای دانشمندانی که به میزان زیادی به تکنولوژی دیجیتال وابسته هستند ایجاد خواهد کرد. شما تنها نیاز به یک قطب­ نما دارید تا بدانید ما توسط یک نیروی عظیم احاطه شده­‌ایم که با قطب زمین تنظیم شده است، و فلش به سرعت به جهت شمال حرکت می­‌کند در حالی که دُم آن قطب جنوب را نشان می­‌دهد.

چرخش این حباب نامرئی مغناطیسی توسط جریان ذرات باردار در اعماق زیر پای ما ایجاد می­‌شود. اما به شکل ِ شگفت‌­انگیزی خیلی کم در مورد تشکیل آن و چگونگی تکامل زمین می­دانیم. خوشبختانه برای زمین­‌شناسان کنجکاو، میدان مغناطیسی یک نشانۀ ثابت بر روی پوسته زمین بر جای می­‌گذارد. با یخ زدن سنگ‌های آذرین متبلور شده، مواد معدنی مغناطیسی می­‌توانند شواهدی را در مورد جهت زمین قبل از اینکه سرد شود ارائه کنند.

بنابراین شگفت‌زدگی ژئوفیزیکدان فرانسوی “برنارد برانس” را تصور کنید وقتی که در سال 1960 سنگ­‌های آتش­فشانی را یافت که در جهت عکس، مغناطیسی شده بودند. بیست سال بعد، ژئوفیزیکدان ژاپنی “موتونوری ماتویاما” حدس‌­های برانس را مورد آزمایش قرار داد، و اولین مدارک واقعی را ارائه داد در مورد اینکه میدان مغناطیسی ما بیشتر دچار ارتعاش می‌شود و همیشه جهتی یکسان را نشان نمی‌دهد. برای به خاطر سپردن تلاش‌­های آنها آخرین تغییر بزرگ در قطبیت میدان بعد از نام دو دانشمند نامگذاری شد. اکنون مرز ماتویاما برانس رویدادی را شرح می‌­دهد که در آن 780 هزار سال پیش جنوب تبدیل به شمال و شمال تبدیل به جنوب شد.

این آخرین مرتبه‌ای بود که این واژگونی تاریخی رخ داد. انحرافات کوچک­تر در مکان قطب، گردش ژئومغناطیسی نامیده شدند که به نظر می‌رسد به طور مکرر و خیلی بیشتر اتفاق می­ افتند. که شامل یک حالت تلنگر ضعیف در حدود 41000 سال پیش می­‌باشد یعنی زمانی که میدان حدود 5 درصد از قدرت فعلی خود را برای تعداد کمی از کشورها از دست داد.

با توجه به اینکه این حباب کار مهمی را برای محافظت از ما در برابر ذرات باردار خورشیدی انجام می­‌دهد، تعیین دقیق میزان درک ما از تغییرات در میدان مغناطیسی بسیار جزئی می­‌باشد. بدون آن بسیاری از تکنولوژی­‌های الکترونیکی ما، هم بر روی سطح و هم در مدار زمین باید با بمبارانی مقابله کنند که مدارهای آنها را در معرض آتش گرفتن قرار می دهد.

ژئوفیزیکدان “اندریورابرت” از دانشگاه ملی استرالیا بیان می‌کند: «حتی با وجود میدان مغناطیسی قوی امروزی زمین ما هنوز در معرض بادهای خورشیدی هستیم که می­‌توانند بر جوامع وابسته به برق آسیب برسانند.» ما می­خواهیم قبل از اینکه این میدان دچار آشفتگی شود در مورد آن بیشتر بدانیم. متاسفانه نشانه‌های آشفتگی را نمی‌دانیم، بنابراین نمی‌توانیم در مقابل آن از خود محافظت کنیم. عمل سنگ‌های آهکی همچون عکس گرفتن از جهت میدان مغناطیسی می­‌باشد، اما معمولا حرکات ظریف‌تر به دلیل جریان بالا رفتن آب از دست می‌روند.

بنابراین رابرتز همراه با یک تیم بین المللی تحقیقاتی، به دنبال یک منبع دارای رشد کمتر رفتند. ثابت شد که استالاگمیت بر روی بستر یک غار در استان گویژو در جنوب غربی چین می‌تواند این رویداد را به طور کامل ثبت کند. عناصر سنگی برای اولین‌بار در حدود 107 هزار سال پیش در عمق 1 متری ته نشین شدند. این انباشتگی به مدت 16 هزار سال ادامه پیدا کرد تا لایه‌های مواد معدنی حل­ شده که شامل ترکیبات آهن به نام مگنتیت بود بر­روی­ هم قرار بگیرند که اطلاعات مفیدی را در مورد میدان مغناطیسی ثبت می­‌کند.

استالاگمیت‌ها در بیش از 190 مدل دچار شکاف شدند و با استفاده از مغناطیس‌سنج حساس به سرما با دقت بالا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و یک نتیجه در مقیاس یک قرن از جهت میدان مغناطیسی زمین و استحکام صد هزار سال پیش آن ارائه دادند. در بین چندین جریان آهستۀ کوچک‌تر در قطب آنها یک نشانه از واژگونی مغناطیسی کشف کردند که حدود 98000 سال پیش اتفاق افتاده بود که قبل از اینکه واژگونی دوباره اتفاق بیافتد برای یک یا دو قرن در آن مکان مانده بود.

این انحراف در مقیاس زمانی زمین‌شناسی بسیار کم است، و می‌تواند نشان دهندۀ هرگونه تغییر مهم در قشر محافظت کننده ما باشد که با هشدار­های بسیار نیز خود را نشان نمی‌دهند. “رابرتز” افزود: “این داده‌ها درک مهمی از رفتار میدان مغناطیسی قدیم زمین ایجاد می‌کند، که ثابت شده است بسیار سریع‌تر از آنچه که در گذشته تصور می‌شد تغییر می‌کند.»

داده‌ها نشان می­‌دهند که با کاهش میدان مغناطیسی، نوسانات در نیروی آن افزایش می­‌یابد، که نشان دهندۀ بی­‌ثباتی در فعالیت زمین‌شناسی نزدیک به هسته­ بیرونی زمین می­‌باشد. هرچند که طبیعت خاطرات را حفظ نمی‌­کند از نظر فنی زمان چرخش میدان به تاخیر افتاده است، بنابراین ما مطمئن نیستیم که چه میزان باید نگران باشیم.

با این وجود، میدان ما دهه به دهه ضعیف‌تر می­‌شود، و برخی بر این باور هستند حتی با اینکه انحراف کامل نیست این مساله به گردش دیگری اشاره می­‌کند. تحقیقات در این زمینه، نشان می‌دهد که تغییرات بزرگی در میدان مغناطیسی ما در آینده‌ای نزدیک اتفاق خواهد افتاد، بنابراین خوب است که دانشمندان توجه داشته باشند. این تحقیق در PNAS منتشر شده است.

ترجمه: sciencealert.com