Jordens magnetfelt beskytter oss mot solstormer. Jo sterkere magnetfeltet, desto bedre er beskyttelsen.
Denne saken ble først publisert i 2022. Bidraget vant fjorårets formidlingskonkurranse og fikk dermed spalteplass i Aftenposten.
Selv om du kanskje aldri legger merke til at det er her, spiller jordens magnetfelt en viktig rolle i vårt daglige liv. Det beskytter oss mot solstormer, som består av ladede partikler og kan være skadelig for satellitter, og telefonene våre bruker datamodeller av magnetfeltet til navigering.
Magnetfeltet beskytter også atmosfæren vår. Faktisk tror vi at Mars’ atmosfære ble blåst bort av solvinden etter at magnetfeltet ble slått av, for rundt 3.7 milliarder år siden. Samspillet mellom jordens magnetfelt og solstormer skaper også et vakkert fenomen som mange nordmenn kjenner til; nordlyset.
Vi vet overraskende lite om hvorfor magnetfeltet oppfører seg slik det gjør, til tross for at jordens magnetfelt spiller en viktigt rolle i våre liv. For å forstå dette må vi studere hvordan jordens magnetfelt har oppført seg tidligere, over hundrevis av millioner av år.
Jordens magnetfelt dannes dypt inne i vår planet, i den ytre kjernen der flytende, varmt jern strømmer som vann. Det er denne bevegelsen av jern som skaper magnetfeltet vårt, dette kalles en ‘geodynamo’.
Allerede tidlig på 1800-tallet forstod den norske vitenskapsmannen Christopher Hansteen at noe dypt inne i planeten vår var ansvarlig for å flytte kompassnålen hans, da han poetisk sa «Jorden snakker om bevegelsene i sitt indre ved hjelp av magnetnålens stumme språk, og hvis vi forstod riktig hvordan vi skulle tolke nordlysets flammeskrift, ville det ikke vært mindre lærerikt for oss.».
Forestill deg jordens magnetfelt som en stavmagnet inne i jorden, omtrent på linje med jordens rotasjonsakse. Stavmagneten har to poler; en nord- og en sørpol; denne ‘dipolen’ er ansvarlig for ~95 % av jordens magnetfelt.
De resterende 5 % er enda mer komplekse magnetiske strukturer. Magnetfeltet varierer på tidsskalaer fra sekunder til hundrevis av millioner år, og dette fører til at plasseringen av magnetpolene beveger seg. Noen ganger bytter nord- og sørpolen fullstendig. Når de snur seg vil ikke kompassene våre lenger peke mot nord, men mot sør i stedet.
Gjennom menneskets historie har jordens magnetfelt vært sterkt, men vi begynner nå å forstå at dette ikke alltid har vært tilfelle. I dag bruker vi satellitter til å kontinuerlig måle magnetfeltet, men hvordan kan vi studere noe som vi ikke en gang kan se eller berøre, millioner av år i fortiden?
Bergarter kan «fange opp» magnetfeltet når de dannes. Magnetiske mineraler inne i bergarter orienterer seg etter retningen til magnetfeltet, og disse ‘magnetiseringene’ blir låst inn i bergartene.
På denne måten kan bergarter huske jordens magnetfelt på det tidspunktet de ble dannet. Slik kan forskere studere millioner av årsgamle steiner for å karakterisere jordens magnetfelt på det tidspunktet, dette kalles «paleomagnetisme».
Forskere har samlet paleomagnetiske data i mer enn 60 år, og vår forståelse av den langsiktige oppførselen til jordens magnetfelt har økt kraftig. Vi har nå et godt grep på hvordan magnetfeltet har oppført seg de siste 500 millioner år, med unntak av et stort gap som har plaget forskere i flere tiår: devon, tidsperioden fra 420-360 millioner år siden.
Bergarter fra devon har dårlig hukommelse av magnetfeltet på den tiden, og det viser seg at de i stedet husker et magnetfelt fra en yngre tidsperiode.
Ny forskning av mange devonske paleomagnetiske data viser nå at magnetfeltet på den tiden var så svakt og variabelt at det hindret bergarter i å bli riktig magnetisert. De magnetiske mineralene i devonske bergarter viser seg å ha låst seg i retning av den kiamanske omvendte superkronen, da feltet var mye sterkere.
Vi tror nå at jordens magnetfelt i devon kan ha vært så svakt at det ikke beskyttet livet på jorden tilstrekkelig nok, og kan ha påvirket planter og dyr, ved å utsette dem for økt UV-stråling. Heldigvis trengte ikke devonfisk satellitter for navigering …
Når vi ser tilbake i tid, viser forskningen vår at jordens magnetfelt har oppført seg veldig annerledes enn det gjør i dag. Dette kunnskapen kan hjelpe oss til å forstå når og hvordan jordens indre og ytre kjerne dannet seg, noe som kan hjelpe oss å forbedre datamodeller av jordens magnetfelt.
Jeg takker Petter Silkoset, Mat Domeier og Nina Buenaventura for (norskspråklige) redigeringer.
Annique van der Boon er geolog og jobber som postdoktor ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) ved Universitetet i Oslo. Hun studerer jordens magnetfelt i silur og devon, fra 445-360 millioner år siden.
Dette var hennes bidrag til formidlingskonkurransen 2022.
Referanser:
Hansteen, Christopher. Untersuchungen über den Magnetismus der Erde. Vol. 1. Lehmann und Gröndahl, 1819. http://runeberg.org/magnet/
A. van der Boon, A. J. Biggin, D. Thallner, M. W. Hounslow, R. Bono, K. Wójcik, M. Paszkowski, P. Königshof, T. de Backer, P. Kabanov, R. VandenBerg, A Persistent Non-uniformitarian Paleomagnetic Field in the Devonian? EarthArXiv Preprint (2021), doi:10.31223/X53W56. In revision for Earth Science Reviews
A. van der Boon, Ti ting du kanskje ikke vet om jordens magnetfelt, 2021, http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.13850.16327
