Inwersje pola geomagnetycznego
Tomasz Kowalczyk, 15 grudnia 2010


Jak wszyscy wiemy, z powszechnych i dostpnych nam wszystkim, gazet, radia, telewizji i co najwaniejsze, z projekcji wyobrani niektórych monych redniowiecznych skrybów, a czsto i caych pierwotnych plemion, koniec wiata nastpi wkrótce. Wkrótce, czyli w roku 2012. Co dokadniejsi upieraj si, e znaj dokadn dat co do dnia, i bdzie to 21 grudnia – 3 dni przed gwiazdk. Ucilenie tej katastroficznej daty tak bardzo, oczywicie ma podoe polityczne. Dlaczego? Informuje nas bowiem, e koniec nastpi po Euro, co daje nam gwarancj zakosztowania ostatni raz wielkich emocji i poczucia dumy pyncej z  patriotyzmu, kiedy nasi wybiegn na wasne (nowo), pikne tym razem boiska, podczas midzynarodowego turnieju. Oczywicie obojtnie czy wyjdziemy z grupy czy (co prawdopodobniejsze duo bardziej) nie. Giedy nie zareaguj panicznie seri spadków notowa, wanie do czasów tej wiekopomnej poraki. Do tej pory mamy spokój...

A spokój jest najwaniejszy, i w czasie wielkiej paniki globalnego ocieplenia i wizji koca wiata, ja podszedem spokojnie do jednego z waniejszych tematów, na których opiera si kilka modeli zagady. Ze wzgldu na wasne zainteresowania i profil studiów a take prac koa naukowego, wziem pod lup temat inwersji geomagnetycznych.

Czym jest w ogóle  inwersja? Podajc za najbardziej ogólnymi wyjanieniami ze sowników wyrazów obcych, jest to przestawienie pewnych cech jakiego ciaa bd zjawiska na zupenie mu przeciwstawne. Taka definicja zadowolia mnie na pocztku moich rozwaa, gdy trafiaa w punkt zjawiska jakim si zajem. Tak wic, w kwestii wyjanienia, inwersja geomagnetyczna jest niczym innym jak zastpieniem pónocnego bieguna magnetycznego Ziemi poudniowym i na odwrót.

Od kiedy tylko geologia dziaaa jako samodzielna dziedzina nauk przyrodniczych, i odkd jej przedstawiciele, czyli geolodzy, badajcy na potg skay po których stpali, oraz które potrafili ogarn wzrokiem i jednoczenie wspi si na nie dodatkowo odkrywajc co to kompas i do czego suy, zaczli dokonywa imponujcych odkry. Zauwayli, e niektóre ze ska posiadaj mineray, które potrafi si magnesowa – sowem same potrafi z powodzeniem zastpi magnes. Mimo e nie byli oni pierwsi, gdy chemicy i fizycy wczeniej ju to przypadkowo zauwayli, jednak dopiero, my, geolodzy zrozumielimy donioso tego odkrycia. Oczywiste stao si, e skoro, jaki minera ( a do tej roli wietnie nadawa si wszdobylski w bazaltach – magnetyt) magnesowuje si wraz z liniami pola magnetycznego Ziemi wystpujcymi w danym czasie, to moe on posuy do weryfikacji uoenia tyche linii w zamierzchej przeszoci. Rozpoczto poszukiwania. W miar upywu czasu, wraz z postpem technologicznym, pocztkowo obarczone duym bdem próby, stay si coraz bardziej dokadne. Brano pod uwag skay dla wszystkich wanych okresów geologicznych. Konkluzje okazay si zjawiskowe. Próbki z pewnych okresów dla caej kuli ziemskiej wykazyway odwrotny ukad domen magnetycznych. Wniosek by oczywisty – biegun pónocny wielokrotnie zamienia si z poudniowym! Te nowe fakty wymagay jednak usystematyzowania, chciano bowiem zrozumie, co powodowao tak czste jak si okazao inwersje pola. Do pionierów pomiarów nad paleomagnetyzmem (bo tak nazwano wyodrbnion dopiero ga geologii, która tym si zajmowaa) naleeli Francuzi: Brunhes i David oraz Japoczyk Matuyama. Ten ostatni porwa si na stworzenie tabeli paleomagnetycznej, czyli odpowiednika zwyczajnej tabeli stratygraficznej, tyle, e z zaznaczon dla danego okresu geologicznego biegunowoci. Tabela ujawnia z jak powanym procederem mamy do czynienia. Inwersje okazyway si bowiem pospolite. Wystpoway one stosunkowo czsto, rednio co 600 tys. lat. (dane dla czwartorzdu) i nie byy z aden sposób powizane z istotnymi wydarzeniami geologicznymi. Oczywicie do dzi dzie nie poznalimy dokadnie zasigów i czasów wystpowania inwersji z prozaicznych powodów, m.in. dlatego, e mona je bada niemal wycznie dla ska wulkanicznych, a te nie zawsze i wszdzie wystpuj, poza tym nie zawsze ich korelacja wiekowa z osadami jest oczywista. Nie mamy te adnych informacji na temat prekambryjskich przebiegunowa, co wie si z rekrystalizacjami tamtych ska i wysokim stopniem ich zmetamorfizowania. Jednake ju ocena tego zjawiska dla ska kenozoicznych jest bardzo zadowalajca i daje realn wiedz na temat tego zjawiska w przeszoci.




















Jednake badania geologów w terenie a potem w laboratorium przy próbkach, choby najbardziej wytone, nie potrafi da nam odpowiedzi na przyczyn inwersji. Naleao oczywicie jej szuka w dokadnym zrozumieniu zjawiska istnienia pola geomagnetycznego. Po atwej analizie dziaania kompasu i przy uyciu kilku drogich satelitów, mona wysnu wniosek, e w centrum Ziemi musi by ustawiony jaki gigantyczny magnes sztabkowy, najlepiej nachylony do osi jej obrotu o kt 11,5 stopnia. Dodatkowo, mio by te byo, gdyby ten magnes tkwi sobie tam oddalony o jakie 400 km od jej geometrycznego centrum, a jeszcze lepiej, gdyby byo tam kilka dodatkowych magnesików, które kompensowayby zaburzenia pola, obserwowane przez czue urzdzenia magnetometryczne. Tyle co do teoretycznych dywagacji. Niestety rzeczywisto jest duo bardziej skomplikowana. Gigantyczny magnes sztabkowy to idealizacja nie majca prawa bytu powyej temperatury 735 stopni Celsjusza. Jest to bowiem punkt krytyczny dla elaza, przy którym zanikaj jego wasnoci magnetyczne. Nie trzeba dodawa, e w jdrze Ziemi panuj duo bardziej hadejskie temperatury. Co wic napdza nasze pole? Ilu naukowców tyle te byo interpretacji tego zjawiska. Oczywicie nikt nie by w stanie dowiadczalnie zasymulowa warunków dla jdra Ziemi. Pozostaway wic jedynie modele matematyczne. I w 1996 r. dwóch geofizykom z Uniwersytetu w Santa Cruz udao si stworzy pierwszy wiarygodny model mechanizmu powstania i istnienia takiego pola. G.A. Glatzmaier i P. Roberts zaoyli, e rubowy ruch magmy wewntrz walcowatych kolumn konwekcyjnych, równolegych do osi obrotu Ziemi jest si, która bardzo dobrze speniaaby rol dynama napdzajcego pole magnetyczne. Kolumny tworzyyby si dziki wdrówce ciepa z jdra Ziemi ku powierzchni, a jego fluktuacje tumaczone mog by m.in. efektem Coriolisa. Ta koncepcja jest do dzi szeroko akceptowalna w rodowisku naukowym. Niestety nie daje ona jednoznacznej odpowiedzi na wystpowanie zjawiska inwersji, wynika jednak z niej to, e decydujcy gos w sprawie ma rozkad pierwiastków promieniotwórczych w jdrze Ziemi i wypromieniowywanie tak powstaego ciepa ku paszczowi i dalej skorupie. Trzeba zdawa sobie spraw, e takim samym zjawiskiem tumaczy si równie cae orogenezy oraz wulkanizm tzw. plam gorca. A jak zaznaczaj niektórzy palemagnetolodzy, czas wielkich orogenez w kluczowych momentach ich powstawania wie si z nasileniem zjawisk inwersji.

Mimo braku jednoznacznej odpowiedzi, dzisiaj mamy koncepcje bardzo dobrze si sprawdzajce i mogce wci duo powiedzie nam o przyszoci. A jaka ona bdzie?

Analizy wykazay, e ostatnia inwersja miaa miejsce okoo 600 tys. lat temu. Wedug zapisu  geologicznego trwaa ona okoo 2000 tys. lat, co nie kóci si z ogólna koncepcj geofizyków na czas trwania tego procesu. Zaznaczaj oni dodatkowo, e wie si ona ze zdecydowanym osabieniem natenia pola magnetycznego od 10 do 40%. Co te informacje dla nas oznaczaj?

Nie wskazuj jednoznacznie w aden sposób, e z 2012 roku czeka nas kolejne przebiegunowanie. Jednak nie mona wyklucza, majc na wzgldnie, e sia naszego pola sabnie ju przeszo od 250 lat, e inwersja nie nastpi. Z ca pewnoci bdzie miaa miejsce, tak jak si to dzieje od wieków, jednak nie naley si jej spodziewa w cigu dwóch lat jako katastroficznego zdarzenia opisywanego przez wieszczów koca wiata. Naley si raczej spodziewa dugotrwaego kilkusetletniego procesu sabnicia pola, tworzenia kilku dodatkowych biegunów i w kocu zrekonstruowania si biegunów w pozycji odwrotnej, kiedy i natenie pola zacznie rosn. Czy jednak moemy by dzisiaj spokojni?

Wród swej opinii na temat mojej prezentacji, obecny na sali opiekun koa naukowego dr. W. Sroka ze miechem na ustach uzna, e 600 tysicy lat temu inwersja jakim czekoksztatnym nie moga wyrzdzi krzywdy, jednak nam, w erze cakowitej dolbityzacji i cyfrowej komunikacji, osabienie naszej magnetycznej tarczy przed wysokoenergetycznymi czsteczkami wiatru sonecznego, moe sta si niebezpieczne. Dlatego ju dzi musimy powanie zastanawia si nad technologiami mogcymi nas skutecznie obroni przed tak sytuacj.

Podsumowujc ten zbyt bogaty, jak na tak krótkie sprawozdanie temat, musz przyzna, e marz o tym by doczeka inwersji. Wiem, e raczej to zjawisko nie zaszkodzi w znacznym stopniu mojej egzystencji, natomiast moliwo podziwiania zorzy polarnej wycignitym na trawie na wasnym podwórku w Sudetach, to z pewnoci ekscytujce dowiadczenie.
update: 2012-01-09 22:17:48
SKN Geologów UWr © 2016 - Wszystkie prawa zastrzeżone
System by karo-net.pl | Logo by wojciech.zasina.net