Jordens magnetfelt ændrer sig lynhurtigt

Jordens magnetfelt er et skjold, der beskytter os mod stråling fra rummet. Hidtil har forskerne ment, at magnetfeltet ændrer sig over måneder eller år – men ny forskning, der er gennemført af Nils Olsen fra DTU Space viser, at Jordens magnetfelt ændrer sig lynhurtigt og i ryk i løbet af få dage.

Det konkluderer han og hans kolleger efter at have analyseret data fra Ørstedsatellitten igennem de sidste ni år:

»Vores resultater viser, at Jordens magnetfelt ændrer sig fra det ene øjeblik til det andet. Og det afslører, at bevægelsen af det flydende jern i Jordens kerne forandrer sig hurtigere, end vi hidtil har troet,« siger Nils Olsen. Det, som Ørsted-satellitten måler, er styrken og retningen af Jordens magnetfelt i omtrent 700 km’s højde. Jordens magnetfelt skabes af strømningerne i Jordens indre flydende del, der ligger 3000 km under Jordens overflade.

Kernen består af jern og nikkel, som er smeltet på grund af det enorme tryk og den høje temperatur. Metallerne er lige så flydende som vand, og bevæger sig i samspil med Jordens rotation – det skaber en stærk elektrisk strøm, og det er disse elektriske strømme, som danner Jordens magnetfelt.

»Det kommer bag på os, at ændringerne i Jordens magnetfelt, og dermed også strømningerne i Jordens indre, sker så hurtigt. Det viser, at Jordens magnetfelt ikke er så stabilt som hidtil antaget – der kan ske meget store ændringer i magnetfeltet i løbet af ganske få måneder,« siger seniorforsker Nils Olsen fra DTU Space.

Unikke målinger

Det er første gang nogen sinde at det er lykkes forskere at måle så hurtige variationer i Jordens kerne. Før har forskerne kun været i stand til at kortlægge Jordens magnetfelt med målestationer på Jordens overflade, men med opsendelsen af den danske Ørsted satellit for snart 10 år siden er der langt bedre muligheder for forskerne i at studere Jordens magnetfelt. Mens målestationerne kun kan måle, hvor kraftigt Jordens magnetfelt er, netop dér hvor målestationerne er, er Ørstedsatelitten i stand til at måle magnetfeltet globalt. Det giver et langt bedre billede af, hvordan magnetfeltet ændrer sig og hvor hurtigt det går.

Nils Olsen og hans kolleger er begejstrede for de nye målinger, for de tegner et nyt billede af, hvad det er for processer, der sker i Jordens indre.

»Af gode grunde kan vi ikke direkte se, hvad der sker så langt nede under Jordens overflade. Men Ørstedsatellitten kan alligevel fortælle os det ud fra ændringer i Jordens magnetfelt. Det giver os en fantastisk mulighed for at kunne forklare, hvordan Jorden har udviklet sig igennem tiderne, og hvordan den vil ændre sig på lang sigt. Vi får altså en bedre forståelse af Jordens udvikling,« siger Nils Olsen til videnskab.dk.

En polvending på trapperne

De hurtige ændringer i magnetfeltet kan være et tegn på, at Jordens magnetfelt er under kraftig forandring, og at en såkaldt polvending formentlig er nært forestående. Under en polvending bytter Jordens nord og sydpol plads, og det kan have store konsekvenser for al radiokommunikation og flytrafik på Jorden.

»En polvending tager typisk 10.000 år, og i den periode vil styrken af Jordens magnetfelt falde til en tiendedel af, hvad det er i dag. Jordens skjold vil altså blive så svagt, at de eksisterende satellitter og andet elektronisk udstyr højt oppe i atmosfæren vil blive forstyrret, og i værste fald ødelagt. Vores nuværende satellitkommunikation er helt afhængig af, at vi har en velfungerende magnetisk beskyttelse,« siger Nils Olsen.

Huller i magnetfeltet

Variationer i Jordens magnetfelt har faktisk altid haft en stor betydning for lufttrafikken. Eksempelvis er der “huller” i magnetfeltet mellem sydafrika ofg sydamerika, hvor Jordens magnetfelt er svagere, end det er andre steder. Disse områder flyver piloterne i en stor bue uden om, for at undgå at blive udsat for store mængder højenergetiske partikler fra rummet. Under en polvending vil dette problem blive meget større, da styrken af Jordens magnetfelt vil være meget svagere overalt.

»Så længe man opholder sig på Jordens overflade, er en polvending dog ikke farlig. Jordens atmosfære virker nemlig som en buffer, der absorberer en stor del af strålingen. Derfor vil størstedelen af strålingen ikke nå ned til os,« siger Nils Olsen.

En polvending er i sig selv ikke noget usædvanligt. Siden tidernes morgen har Jordens poler byttet plads i gennemsnit hvert 250.000 år. Det er imidlertid 780.000 år at sidste polvending fandt sted.

»Set i det perspektiv er det på høje tid, at det sker igen. Vores resultater kan være et tegn på, at det er ved at ske, men jeg vil lige understrege, at vi ikke kan sige noget om, hvorvidt det vil ske i morgen eller om 10.000 år,« siger Nils Olsen.

Nyt satellitprojekt skal løse gåden

Selv om Nils Olsen og hans kolleger først lige har afsluttet sit projekt, så er han allerede i fuld gang med at opstarte det næste.

»Lige nu arbejder vi på at udvikle efterfølgeren til Ørsted-satelliten – et satellitprojekt, som hedder Swarm. Planen er at opsende tre ens satellitter, der tilsammen skal kortlægge Jordens magnetfelt med uhørt præcision,« siger Nils Olsen og fortsætter:

»En satellit bevæger sig med otte kilometer per sekund. Hvis du måler en forandring af Jordens magnetfelt, ved du ikke om det er fordi satellitten bevæger sig eller om det er en forandring med magnetfeltet. Og det er en af de ting, vi vil finde ud af med Swarm,« siger han til videnskab.dk.

Nils Olsen kan næsten ikke vente til at arbejde med Swarm, for det vil give ham en chance for at finde ud af, hvad det er for processer, hvad årsagen til de hurtige bevægelser i kernen er.