Kunstnerisk fremstilling af Sol-Jord systemet. Jordens magnetfelt blokerer solvindens strøm af elektrisk ladede partikler og beskytter dermed atmosfæren (Illustration: NASA)

Ny forskning viser, at de nuværende dramatiske ændringer i magnetfeltets styrke ikke er exceptionelle. Det fremgår af en netop publiceret videnskabelig artikel i det internationale tidsskrift 'Earth and Planetary Science Letters' med to danskere som hovedforfattere.

Mads Faurschou Knudsen fra Oxford Universitet og Peter Riisager fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) har sammen med forskerkolleger kortlagt styrken af Jordens magnetfelt over de sidste 50.000 år. Studiet viser at magnetfeltet har været overraskende dynamisk, og at de nuværende ændringer i magnetfeltstyrken ikke er usædvanlige.

»Den nuværende reduktion i styrken af Jordens magnetfelt er ikke nødvendigvis et udtryk for, at magnetfeltet opfører sig markant anderledes i disse år, og de historisk observerede ændringer i magnetfeltet giver ikke nogen fyldestgørende baggrund for spekulationer om en nært forestående polvending,« siger Mads Faurschou Knudsen.

»Desuden er der flere omstændigheder, der taler imod sandsynligheden for en nært forestående polvending, heriblandt det faktum, at Jordens nuværende magnetfelt er relativt stærkt i forhold til den gennemsnitlige magnetfeltstyrke over de sidste 50.000 år,« uddyber den danske geolog.

Polerne flytter sig

I øjeblikket flytter de magnetiske poler sig med op til 50 km om året. Desuden er styrken af Jordens magnetfelt reduceret med cirka ti procent siden 1840.

Nogle forskere tolker disse ændringer som tegn på, at Jorden er på vej mod en polvending, hvor den magnetiske nord- og sydpol vil bytte plads og magnetfeltets styrke reduceres kraftigt. De mulige konsekvenser for livsbetingelserne på Jorden er ikke klarlagt i detaljer, men vores planet vil med sikkerhed opleve en kraftig nedsættelse af den magnetiske afskærmning, der under normale omstændigheder beskytter os mod den kosmiske stråling fra verdensrummet (se boks nedenfor).

Jordens magnetiske dipolmoment igennem de sidste 11.500 år. Kurven er godt bestemt indenfor de sidste 7.000 år, mens usikkerheden (afmærket med grå) er større for tidligere perioder. Jordens magnetfelt ses at have været dynamisk med flere perioder hvor feltet har ændret sig lige så hurtigt som den nuværende nedgang i dipolmomentet (Grafik: Mads Faurschou Knudsen, Peter Riisager m.fl.)

De danske forskere mener, at sandsynligheden for en forestående polvending bør vurderes på baggrund af et længere tidsperspektiv, end det der er tilgængeligt via de historiske data. De kigger derfor tilbage i tiden med såkaldte 'palæomagnetiske' studier.

Forskernes analyse er baseret på undersøgelser af den fossile magnetisering i flere tusinde vulkanske bjergartsprøver og arkæologiske objekter fra forskellige dele af verden. Baggrunden for disse palæomagnetiske studier er, at de undersøgte prøver indeholder magnetiske mineraler, der kan optage og gemme en magnetisering. Prøverne er derfor en slags magnetiske båndoptagere, der har optaget magnetfeltet på det tidspunkt, de blev dannet.

Store variationer gennem tiden

»Faktisk er der mange forskellige metoder man kan bruge til at bestemme styrken af Jordens tidligere magnetfelt. Vi har samlet alle de data vi overhovedet kunne få fingre i og har gjort meget ud af at sammenligne de forskellige datatyper og bestemme usikkerhederne. Vi føler os ret overbeviste om, at vores bestemmelse giver et rimeligt præcist billede af de faktiske variationer i magnetfeltets styrke over de sidste 50.000 år,« siger Peter Riisager fra GEUS.

På baggrund af de palæomagnetiske data ved man, at de magnetiske poler har byttet plads et utal af gange gennem Jordens geologiske historie. Gennem de sidste 160 millioner år har Jordens magnetfelt i gennemsnit skiftet polaritet en gang hver 500.000 år, men tidsrummet mellem to polvendinger har været meget variabelt. I Kridttiden var der således en periode på omkring 35 millioner år, hvor Jordens magnetfelt ikke skiftede polaritet, mens der har været andre perioder hvor polvendinger forekom betydeligt hyppigere.

Ingen systematik i polvendinger

Den foreløbigt sidste polvending fandt sted for 780.000 år siden, og man kunne derfor fristes til at tro at magnetfeltet snart skifter polaritet igen. Det har dog vist sig, at der ikke er nogen systematik i hvornår polvendingerne fandt sted, så man kan ikke vurdere sandsynligheden for en ny polvending baseret på hvornår, den sidste forekom.

»Vurderet ud fra en palæomagnetisk synsvinkel, er sandsynligheden for en nært forestående polvending ganske lille. De magnetiske poler har byttet plads et utal af gange igennem vor planets lange geologiske historie, og polerne vil antageligvis bytte plads igen engang i fremtiden. For at vurdere sandsynligheden for en forestående polvending er det vigtigt at tænke i geologiske tidsskalaer, og set i dette lys er de seneste ændringer i Jordens magnetfelt ikke så exceptionelle, at de indikerer en nært forestående polvending,« siger Mads Faurschou Knudsen.

Forskerne bag undersøgelsen: Mads Faurschou Knudsen, Department of Earth Sciences, University of Oxford og Peter Riisager, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland, GEUS

Reference:
Variations in the geomagnetic dipole moment during the Holocene and the past 50 kyr.

Af Mads Faurschou Knudsen, Peter Riisager, Fabio Donadini, Ian Snowball, Raimund Muscheler, Kimmo Korhonen, Lauri J. Pesonen.

I Earth and Planetary Science Letters, 2008.

Palæomagnetisme Palæomagnetisme er betegnelsen for den gren af videnskaben der omhandler studiet af Jordens tidligere magnetfelt, som er optaget og aflejret i forskellige bjergarter. Det er på grund af palæomagnetiske data, at vi overhovedet ved at Jordens magnetiske poler bytter plads. Den geografiske fordeling af de palæomagnetiske data i undersøgelsen. Alle data er åbent tilgængelige på The GEOMAGIA 50 database (Grafik: Mads Faurschou Knudsen og Peter Riisager m.fl.)

Baggrunden for palæomagnetismen som videnskab 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. Afhængig 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 helt central del af palæomagnetismen beskæftiger sig med metoder til at indsamle prøver og dechifrere deres fossile magnetisering. Man kan sige at palæomagnetikere forsøger, at læse og forstå det naturlige arkiv over Jordens tidligere magnetfelt, som er gemt i geologiske prøver. Ved at anvende avancerede teknikker på vulkanske bjergarter og brændte arkæologiske objekter, såsom potteskår og teglprodukter, har det f.eks. vist sig muligt, at bestemme styrken af Jordens tidligere magnetfelt.