میدان مغناطیسی زمین در آغاز چگونه بوده؟

* پژوهش تازه‌ای که توسط پیتر دریسکول از بنیاد کارنگی انجام شده نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی باستانی زمین تفاوت چشمگیری با میدان مغناطیسی امروزین آن داشته، و به جای دو قطب آشنای امروزی، از چندین قطب بیرون می‌زده.

سیاره‌ی زمین یک میدان مغناطیسی نیرومند تولید می‌کند که از هسته‌اش به فضا بیرون می‌زند و مانند یک سپر، از هوای زمین نگاهبانی کرده و با تغییر مسیر ذرات پرانرژی و زیانباری که از خورشید و از همه سوی کیهان می‌آیند، جلوی رسیدن آنها به سطح زمین را می‌گیرد. بدون این میدان، پرتوهای کیهانی سیاره‌ی ما را بمباران می‌کردند و زندگی بر روی سطحش امکان‌ناپذیر می‌شد. حرکت آهن مایع در هسته‌ی بیرونی زمین به شکل‌گیری چیزی می‌انجامد که به نام "دینام درونی زمین" (geodynamo) شناخته شده و همین دینام است که میدان مغناطیسی زمین را پدید می‌آورد. این حرکت و جنبش آهن در اثر دسترفت گرما از هسته‌ و سفت شدنِ هسته‌ی درونی رخ می‌دهد.
تصویر پیتر دریسکول از میدان مغناطیسی باستانی زمین در مقایسه با میدان مغناطیسی امروزی.
ولی هسته‌ی درونی زمین همیشه جامد نبوده. جامد شدن هسته‌ی درونی زمین در آغاز چه تاثیری روی میدان مغناطیسی آن داشت؟ این که چنین رویدادی کِی آغاز شد و واکنش میدان مغناطیسی به آن چگونه بوده به پرسشی آزاردهنده و دست نیافتنی برای کسانی تبدیل شده که می‌کوشند دگرگونی زمین‌شناختی این سیاره را بشناسند، مشکلی که پیتر دریسکول در پی حل آن بر آمده.

مساله اینست: دانشمندان می‌توانند پیشینه‌ی میدان مغناطیسی زمین را از راه بررسی سنگ‌های باستانی که هنوز نشانه‌ی از قطبش مغناطیسیِ روزگارِ پیدایششان را در خود دارند. این پیشینه‌ی ثبت شده نشان می‌دهد که میدان سیاره‌ی ما در بیشتر تاریخ سیاره فعال و دوقطبی بوده. پیشینه‌ی زمین‌شناختی هم شواهدی از وجود تغییرات عمده در شدت میدان مغناطیسی باستانی زمین در درازنای ۴ میلیارد سال گذشته نشان نداده. یک استثنای مهم "ابَردوران پیشین‌زیستی نو" (Neoproterozoic Era) از ۰.۵ تا ۱ میلیارد سال پیش است که شکاف‌هایی در پیشینه‌ی ثبت شده‌ی شدت میدان و جهت‌های ناهنجار و بی‌نظم آن دیده می‌شود. آیا این استثنا می‌تواند در اثر یک رویداد بزرگ، مانند سفت شدن هسته‌ی درونی رخ داده باشد؟

دریسکول برای یافت پاسخ این پرسش، مدل‌هایی از تاریخچه‌ی گرمایی زمین را تا ۴.۵ میلیارد سال پیش پدید آورد. مدل‌های وی نشان می‌دهند که هسته‌ی درونی می‌بایست از حدود ۶۵۰ میلیون سال پیش آغاز به سفت شدن کرده باشد. دریسکول سپس با انجام شبیه‌ساز‌های سه-بعدی از دینام، که تولید میدان مغناطیسی توسط جنبش‌‎های مایع متلاطم را نشان می‌دهند، با دقت بیشتری به تغییرات چشمداشتی در میدان مغناطیسی در درازنای این دوره نگاه کرد.

وی می‌گوید: «چیزی که من یافتم یک میزان تغییرپذیری غافلگیرانه‌ بود. این مدل‌های تازه بر خلاف باورهای پیشین، از فرضیه‌ی یک میدان دوقطبی پایدار در همه‌ی زمان‌ها پشتیبانی نمی‌کنند.»

یافته‌های دریسکول نشان می‌داد که حدود ۱ میلیارد سال پیش، زمین دارای یک میدان امروزی-مانند، با یک میدان مغناطیسی "نیرومند" و دو قطب در شمال و جنوب سیاره بود، سپس به یک میدان مغناطیسی "ضعیف" که شدت و جهتش نوسان‌هایی شدید داشت و از چند قطب بیرون می‌زد تبدیل شد. و اندکی پس از زمان پیش‌بینی شده‌ی رویداد جامد شدن هسته، میدان مغناطیسی در شبیه‌سازی‌های دریسکول هم دوباره به حالت "نیرومند" دوقطبی امروزی برگشت.

دریسکول می‌گوید: «این یافته‌ها می‌توانند توضیحی برای نوسان‌های نامعمول در جهت میدان مغناطیسی که در پیشینه‌ی زمین‌شناختیِ ۶۰۰ تا ۷۰۰ میلیون سال پیش ثبت شده فراهم کند.» «و این تغییرات چشمگیرِ میدان پیامدهای گسترده و فراگیری دارد.»

روی هم رفته این یافته‌ها دارای پیامدهای مهمی برای تاریخ گرمایی و مغناطیسی زمین هستند، به ویژه زمانی که پای چگونگی کاربرد سنجش‌های مغناطیسی در بازسازی رانش‌های قاره‌ای و آب و هوای باستانی به میان می‌آید. مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌های دریسکول برای ارزیابی عملی بودن این پنداشت (فرضیه‌‎ی) تازه، با داده‌های آینده که از سنگ‌های مغناطیده‌ی باکیفیت به دست می‌آید مقایسه خواهد شد.




--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
Carnegie - Peter Driscoll - Earth - magnetic field - Geophysical Research Letters - core - Sun - cosmic radiation - iron - outer core - geodynamo - inner core - solidification - planet - dipolar - Neoproterozoic Era - simulation

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه