Forskere laver klimamodel for Jordens indre

Hvis du kigger lodret op, kan du ikke se dem, men de er et sted deroppe - tre satellitter i kredsløb om Jorden.

Nye målinger fra den storstilede såkaldte SWARM-mission (se faktaboks) er sendt ned til Jorden og skal nu analyseres af forskere fra blandt andet danske DTU SPACE. Satellitterne, som er udstyret til tænderne med måleudstyr, er på en mission for at indsamle data om Jordens magnetfelt.

SWARM-missionen, som er en idé, der i sin tid blev udarbejdet af DTU SPACE, går ud på at måle magnetismen i, på og omkring Jorden, og målinger fra det sidste års tid er altså nu klar til at blive kigget igennem. Forskerne skal blandt andet undersøge nogle af årsagerne til, hvorfor Jordens magnetfelt opfører sig, som det gør.

»Vores magnetfelt bliver dannet 3.000 kilometer dybt nede i Jordens kerne, hvor smeltet jern flyder rundt med en hastighed på 20-30 kilometer om året. Det, vi med hjælp fra SWARM-satellitterne skal se på nu, er, hvordan strømningshastigheden af den flydende kerne forandrer sig hele tiden, og hvordan den vil udvikle sig i fremtiden. Man kan sige, at vi skaber en klimamodel for Jordens indre,« siger professor Nils Olsen, som forsker i geomagnetisme og er tilknyttet National Space Institute ved Danmarks Tekniske Universitet.

Klimamodellen skal blandt andet bruges til at kigge nærmere på Jordens aftagende magnetfelt.

Feltet bliver svagere og svagere, og oven i det er der en magnetisk Nordpol, der bevæger sig rundt. Nils Olsen mener, at det kunne tyde på, at der kunne være en stor ændring af vores magnetfelt på vej. Det kommer vi tilbage til senere.

Magnetismen skal udnyttes optimalt og præcist

På Niels Bohr Institutet sidder der også forskere, der er meget spændte på at se, hvilke resultater der kommer ud af analysen af data fra SWARM-satellitterne. Opgaven med at indsamle data om Jordens magnetfelt har satellitterne overtaget fra den gamle Ørsted-satellit (se faktaboks).

»Det er fantastisk, at det her endelig er lykkedes. Danmark rykker virkelig på det her aktuelle område. Man har indtil nu ikke rigtig haft en idé om, hvor hurtigt magnetfelterne ændrer sig. Ørsted-satellitten kunne godt måle, at felterne ændrede sig, men nu er det muligt at få meget bedre 'samtidig data', hvilket gør det muligt at forstå, hvad der egentlig sker dybt nede i Jordens kerne, hvor feltet genereres. Det er blandt andet det, vi kan bruge den her data til,« siger lektor i astrofysik og planetforskning Morten Bo Madsen fra Niels Bohr Institutet.

Helt konkret skal målingerne fra SWARM-satellitterne bruges til at udregne nye modeller for, hvordan vi her på Jorden kan udnytte magnetismen optimalt og meget mere præcist

Modellerne bliver opdateret hvert femte år, og da vi ifølge Nils Olsen netop nu er »gået ind i en ny fem-års periode, nemlig 2015-2020,« så vil det seneste års målinger fra SWARM blive brugt til denne model.

Udstyret skal være i orden

Disse målingerne er meget præcise, da det er tre satellitter, der flyver i formation i stedet for én enkelt satellit som Ørsted, der flyver i kredsløb om Jorden. Når man snakker målinger af Jordens magnetisme, så er formationsflyvning af flere satellitter ifølge Nils Olsen rigtig effektiv.

»Der flyver tre satellitter rundt i formation, da man så bedre kan adskille ændringer i tid og sted fra hinanden ved hjælp af differencemålinger mellem satellitterne - det er noget helt nyt. Vi kan nu se en meget finere struktur og få data ned 10 gange så hurtigt. Det er rigtig godt for fremtiden,« siger Nils Olsen.

Ud over at der nu er tre satellitter i kredsløb om Jorden, i stedet for en enkelt så spiller mængden og kvaliteten af måleudstyret ombord på satellitterne også en stor rolle.

Ombord på SWARM-satellitterne er der en del forskellige instrumenter - mange af dem danske. Nogle af instrumenterne ombord er for eksempel:

• Absolut Scalar Magnetometer (ASM): Bliver brugt til at måle intensiteten af Jordens magnetfelt.
  
• Vector Field Magnetometer (VFM): Bliver brugt til at måle retningen og styrken af Jordens magnetfelt.
  
• StarTRacker (STR): Bliver brugt til at få den rette højde, der skal til for at omdanne vektormålingerne til et kendt koordinatsystem.

LÆS OGSÅ: Danskudviklede satellitter afslører: Jordens magnetfelt ændrer sig

SWARM hjælper både forskere og industri

Den ændring, der er ved at finde sted i Jordens magnetfelt, kaldes også en 'polvending'. En polvending er, hvor Nord- og Sydpolen simpelthen bytter plads - den nuværende magnetiske Nordpol flytter ned på Sydpolen og omvendt.

Det er for Nils Olsen et rigtig interessant emne, selvom han dog mener, at man skal tage selve polvendingen med en gran salt.

»Polvendinger sker typisk hvert 250.000 år, og nu er det 780.000 år siden, at vi havde en sidst. Men det er altså noget, der sker over en periode på flere tusinde år, så vi opdager det alligevel nok først, når det er sket. Vi ved ikke, hvornår det sker - men vi er sikre på, at det vil ske,« siger Nils Olsen.

Resultaterne fra SWARM-data kan dog også bruges til at blive klogere på nogle lidt mere jordnære emner - såsom olieboringer. I olieindustrien borer de for eksempel typisk 1 kilometer ned og så 10 kilometer horisontalt, hvor det så begynder at blive »besværligt at bore i 'blinde'« lyder det fra Nils Olsen.

»Den eneste mulighed, olieselskaber har for at styre boret 'i blinde' under jorden, er ved hjælp af magnetfeltet. Derfor har selskaberne brug for en nøjagtig model af et givent sted og tidspunkt af Jordens magnetfelt, for at finde ud af i hvilken retning, de skal bore. Det vil i sidste ende spare både tid og begrænse olieudslip,« siger Nils Olsen.

DTU Space: Næste model bliver færdig til sommer

På DTU SPACE koncentrerer Nils Olsen sig nu om at knuse data. Han har netop udregnet en ny model af Jordens magnetfelt ved hjælpe af data fra SWARM-satellitterne - til brug og glæde for alle. Men arbejdet med at grave sig igennem SWARM-data er ikke slut endnu.

»Selvom resultaterne 'bare' er grundforskning, så er der ingen tvivl om, at det er nogle brugbare resultater. Nu har vi lige publiceret den første model af Jordens magnetfelt, men vi bliver ved med at forbedre og forbedre modellen, så vi er allerede igang med den næste model. Vi regner med, at den bliver færdig engang til sommer,« lyder det fra Nils Olsen.

Nu hvor SWARM-projektet kører på fuld tryk, er det ifølge Morten Bo Madsen vigtigt, at man nu også holder projektet kørende ved at fokusere på andet, end hvad satellitterne kan bidrage med af data.

»Det er rigtig vigtigt, at vi nu begynder at kigge på fremtidige bevillinger til det her projekt, ellers kan vi ende i samme situation som med Ørsted-satellitten, hvor det viste sig, at man havde svært ved at finde bevillinger til fortolkning af data, efter at man havde investeret store midler i opbygning og opsendelse. Det er vigtigt arbejde, der ligger forude,« siger Morten Bo Madsen.