Wissenschaftler in Japan haben eine detaillierte Aufzeichnung der letzten magnetischen Umkehrung der Erde vor 773.000 Jahren gefunden
Alle 200.000 bis 300.000 Jahre kehren sich die magnetischen Pole der Erde um. Was einst der Nordpol war, wird zum Südpol und umgekehrt. Es ist eine Zeit des unsichtbaren Umbruchs.
Die letzte Trendwende war ungewöhnlich, weil sie schon so lange her ist. Aus irgendeinem Grund bleiben die Pole seit etwa einer Dreiviertelmillion Jahre so ausgerichtet, wie sie es jetzt sind. Eine neue Studie hat einige Details dieser Umkehrung enthüllt.
Das Studium des Erdmagnetfeldes heißt Paläomagnetismus . Es beinhaltet das Studium von Gesteinen und Sedimenten und manchmal auch archäologischem Material. Gesteine, die einst geschmolzen waren, behalten eine Aufzeichnung des Erdmagnetfelds, wenn sie sich verfestigen. Das verwandte Gebiet von Magnetostratigraphie untersucht die Aufzeichnungen von geomagnetischen Umkehrungen, die in diesen Gesteinen enthalten sind. Durch die Datierung der Gesteine können Forscher eine Zeitleiste der Umkehrungen der Erde erstellen.
Die letzte Umkehrung heißt die Matuyama-Brunhes geomagnetische Umkehr nach den Mitentdeckern: Bernard Brunhes, ein französischer Geophysiker, und Motonori Matuyama, ein japanischer Geophysiker. Im Laufe der Jahre seit seiner Entdeckung haben Forscher versucht, genau zu verstehen, wann es passiert ist und wie lange es gedauert hat.
Diese neue Studie trägt den Titel „ Eine vollständige Sequenz der geomagnetischen Umkehrung Matuyama-Brunhes im Verbundabschnitt Chiba, Zentraljapan .“ Die Hauptautorin ist Yuki Haneda, Projektforscherin am National Institute of Polar Research und Postdoktorandin am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology in Japan. Das Papier wurde in der Zeitschrift Progress in Earth and Planetary Science veröffentlicht.
Lavaströme sind ein zuverlässiger Indikator für die Ausrichtung der magnetischen Pole der Erde zum Zeitpunkt der Erstarrung der Lava. Aber was sie nicht bieten können, ist eine Zeitleiste. Sie sind eher Schnappschüsse, die einen Moment einfrieren.
Lava von Hawaiis Vulkan K?lauea bewegt sich über eine Straße. Wenn Lava erstarrt, kann sie Beweise für das Erdmagnetfeld behalten. Bildnachweis: Von J.D. Griggs, USGS – Archivierter Quelllink, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18042
Lavaströme sind sehr hilfreich, um das Erdmagnetfeld zum Zeitpunkt der Erstarrung zu verstehen. „Allerdings können Lavasequenzen aufgrund der Natur sporadischer Eruptionen keine kontinuierlichen paläomagnetischen Aufzeichnungen liefern“, sagte Hauptautorin Haneda in a . Pressemitteilung .
Eine bessere Aufzeichnung findet man in einigen Sedimentablagerungen, die sich über einen langen Zeitraum bilden können. Eine dieser Lagerstätten wird als Verbundprofil von Chiba bezeichnet. Es befindet sich in Japan und Geophysiker halten es für eine sehr detaillierte Aufzeichnung der Matuyama-Brunhes-Umkehrung.
„In dieser Studie haben wir neue Proben gesammelt und paläo- und gesteinsmagnetische Analysen von Proben aus dem Verbundabschnitt Chiba, einer kontinuierlichen und ausgedehnten Meeresfolge in Zentraljapan, durchgeführt, um die vollständige Sequenz der geomagnetischen Umkehrung von Matuyama-Brunhes zu rekonstruieren.“ sagte Haneda. Laut Haneda wird allgemein angenommen, dass der zusammengesetzte Abschnitt von Chiba die detailliertesten marinen Sedimentaufzeichnungen der geomagnetischen Umkehrung Matuyama-Brunhes enthält. Es dient als internationaler Standard für die untere Grenze der mittelpleistozänen Unterreihe und Chibanische Bühne — als Homo sapiens als Spezies auftauchte.
Die Verbundgruppe von Chiba zeichnet sich durch gut erhaltene Pollen und marine Mikro- und Makrofossilien aus. Es enthält auch Tephra-Betten. Tephra ist ein fragmentarisches Material, das durch Vulkanausbrüche produziert wird und normalerweise als Vulkanasche bezeichnet wird. Alles in allem bietet Chiba den zuverlässigsten chronostratigraphischen Rahmen der Zeitperiode um die Brunhes-Matuyama-Umkehrung.
Yuki Haneda (links, oben) und Kollegen sammelten Proben aus der Chiba-Verbundsektion, einer kontinuierlichen und erweiterten Meeresfolge in Zentraljapan. Bildnachweis: NIPR/AIST/Ibaraki-Universität.
Was sie fanden, widerspricht dem, was einige andere Studien aufgedeckt haben, insbesondere wenn es darum geht, wie lange die Umkehrung dauerte. Einige Studien deuten darauf hin, dass es mehrere tausend Jahre gedauert hat, während eine andere darauf hindeutet, dass die Umkehrung in einem Menschenleben abgeschlossen wurde. Die unterschiedlichen Zeitschätzungen hängen weitgehend davon ab, wo auf der Erde Forscher ihre Beweise sammeln. Diese auf dem Chiba-Verbundschnitt basierende Studie sagt, dass es etwa 20.000 Jahre gedauert hat, einschließlich einer 10.000-jährigen Instabilitätsphase, die zur Umkehr führte.
„Unsere Daten sind eine der detailliertesten paläomagnetischen Aufzeichnungen während der geomagnetischen Umkehr von Matuyama-Brunhes und bieten tiefe Einblicke in den Mechanismus der geomagnetischen Umkehr“, sagte Haneda.
Diese Abbildung aus der Studie zeigt die Lage des Untersuchungsgebietes auf der japanischen Halbinsel Boso. Bildquelle: Haneda et al., 2020.
Die im Verbund von Chiba gefundenen marinen Mikrofossilien und Pollen enthalten ebenfalls Hinweise auf die magnetische Umkehr. Das Forscherteam wird als nächstes Fossilien und Pollen untersuchen, um mehr zu erfahren.
Die Frage, die sich über die geomagnetischen Umkehrungen der Erde stellt, lautet: „Welche Wirkung haben sie?“ Das liegt außerhalb des Rahmens dieser Studie, aber es ist der Fokus anderer Forschungen.
Einige Forscher haben sich gefragt, ob magnetische Umkehrungen zum Klimawandel beigetragen haben. Obwohl die Beweise noch lange nicht vollständig sind, haben einige Wissenschaftler skizziert, wie Umkehrungen eine Rolle spielen könnten.
Im Jahr 2006 hielt ein Forscherteam auf der Herbsttagung der American Geophysical Union einen Vortrag mit dem Titel „ Beeinflusst das Magnetfeld der Erde das Klima? “ Bei der Erwähnung der akzeptierten Ursachen des Klimawandels auf der Erde sagte das Team: „Magnetismus wurde selten angeführt und Beweise für Zusammenhänge zwischen Klima- und Magnetfeldvariationen haben wenig Beachtung gefunden.“
Das Magnetfeld und die elektrischen Ströme in und um die Erde erzeugen komplexe Kräfte, die einen unermesslichen Einfluss auf den Alltag haben. Bildnachweis: ESA/ATG Medialab.
„Das faszinierendste Merkmal dürften die kürzlich vorgeschlagenen archäomagnetischen Ruckler sein. Diese scheinen mit bedeutenden klimatischen Ereignissen zu korrelieren.“ Archäomagnetische Stöße sind schnelle Veränderungen im Erdmagnetfeld, die eher lokalisiert als global sind. Während es nur eine Korrelation zwischen ihnen und dem Klima gibt, könnte eines Tages ein kausaler Zusammenhang hergestellt werden. Könnte es auch einen kausalen Zusammenhang zwischen Ummagnetisierung und Klima geben?
Auch die Wirkung von Ummagnetisierungen auf Tiere ist eine faszinierende und offene Frage. Viele Tiere unternehmen lange Wanderungen. Wale, Vögel und Meeresschildkröten zum Beispiel. Und es gibt Beweise dafür, dass einige wandernde Arten zum Navigieren auf das Erdmagnetfeld angewiesen sind. Das Phänomen heißt Magnetrezeption .
Wie werden Kreaturen, die auf Magnetorezeption angewiesen sind, von geomagnetischen Umkehrungen beeinflusst?
Bei einer Umkehrung wechseln nicht nur die magnetischen Pole, sondern die Feldstärke sinkt. Es kann auch temporäre Pole am Äquator oder sogar mehrere temporäre Pole geben. Die Pole können auch herumwandern, ihre ursprüngliche Position verlassen und zurückkehren, bevor sie schließlich vollständig umschalten.
Es ist nicht klar, welche Auswirkungen eine Umkehrung auf Tiere hat. Aber es gibt einige Beweise dafür, dass Sonnenstürme mit all ihrer magnetischen Aktivität erzeugen können Verwirrung für wandernde Wale und kann sie sogar selbst an den Strand treiben.
Kalifornische Grauwale wie diese Mütter und Kälber stranden mit einer 4,3-mal höheren Wahrscheinlichkeit während eines Ausbruchs kosmischer Funkstatik von einer Sonneneruption, ein weiterer Beweis dafür, dass sie durch das Erdmagnetfeld navigieren. Welche Auswirkungen hätte eine geomagnetische Umkehr auf sie? Bildquelle: Nicholas Metheny NOAA
Bei einer Umkehrung wird die Schutzwirkung des Erdmagnetfeldes reduziert. Während einer Umkehrung könnte mehr Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erreichen, was Tiere wie Wale in ähnlicher Weise in Gefahr bringen könnte wie ein Sonnensturm. Die Beweise dafür sind jedoch nicht eindeutig.
Auf jeden Fall hat das Leben auf der Erde viele geomagnetische Umkehrungen überlebt, und dennoch gedeiht das Leben. Der moderne Mensch hat sich noch keinem gestellt, daher wird es sehr lehrreich sein, den nächsten zu beobachten.
Die wahrscheinlichsten Auswirkungen werden unsere Energie- und Kommunikationssysteme, einschließlich Satelliten, haben. Wenn das globale Magnetfeld schwächer wird, kann mehr Sonnenstrahlung durchdringen. Wir wissen von Dingen wie dem Carrington-Veranstaltung dass dieses Szenario sehr schädlich sein kann.
Obwohl diese Studie nicht alle diese Fragen beantworten kann, verbessert sie unser Verständnis der vorherigen Umkehrung.
„Unsere Ergebnisse liefern eine detaillierte und erweiterte Sedimentaufzeichnung der geomagnetischen Umkehrung von MB und bieten wertvolle neue Informationen, um die Mechanismen und Dynamiken der geomagnetischen Umkehrung besser zu verstehen“, schließen die Autoren.
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