Varm vätska som svänger runt jordens yttre kärna driver ett gigantiskt magnetfält som kramar vår planet sedan dess barndom och skyddar den från skadlig solstrålning. Men det är känt att det här magnetfältet blir rastlöst - och ett par gånger varje miljon år eller så flyter polerna och magnetiska söder blir magnetiska norr och vice versa.
Nu antyder en ny studie att magnetpolerna kan vända mycket oftare än forskarna trodde. Det är vad som verkar ha hänt för cirka 500 miljoner år sedan under den kambria perioden, när jordens varelser genomgick evolutionära tillväxtspor och förvandlades till mer komplexa livsformer.
För att förstå det magnetiska fältets funktionssätt under denna tid samlade en grupp forskare från Institutet för fysik i Globen i Paris och den ryska vetenskapsakademin sedimentprover från en gröna i nordöstra Sibirien.
I laboratoriet bestämde de orienteringen av magnetiska partiklar som fångats i sedimenten genom att långsamt värma dem till extrema temperaturer för att avmagnetisera dem. Partiklarnas orientering motsvarade magnetfältets riktning (till exempel vilken magnetisk nord pekade till exempel) vid tidpunkten och platsen där sedimentet deponerades. Forskarna finjusterade sedimentets ålder genom att datera trilobitfossiler som hittades i samma lager och kunde således ungefär när magnetfältet vändes.
Teamet fann att cirka 500 miljoner år sedan, planetens magnetfält vippade ungefär 26 gånger varje miljon år eller så - den högsta frekvens som någonsin föreslagits. Det är "extremt", med tanke på att fram till nyligen ansågs fem vändningar per miljon år vara mycket höga, säger huvudförfattaren Yves Gallet, forskningsdirektör för French National Centre for Scientific Research vid Institute of Physics of the Globe of Paris.
Men kanske "lika intressant" är det att kort efter denna tid, inom några miljoner år, sjönk frekvensen av vändning mycket snabbt, sade Gallet. Mellan 495 miljoner och 500 miljoner år sedan började magnetfältet vända i en takt på cirka en till två gånger varje miljon år.
Den "dominerande idén under många år" var att frekvensen av magnetfältomvändningar bara skulle utvecklas gradvis över tiotals miljoner år, sade han. Men "här visar vi en plötslig förändring i reverseringsfrekvens som inträffar på en miljon årstider."
Det är tydligt att processen som genererade magnetfältet i den yttre kärnan för 500 miljoner år sedan var mycket annorlunda än den som observerades idag, tillade han. Men vad, exakt drivit jordens magnetfält att vända så ofta, är oklart, sade han. En möjlighet är att de ofta återföringarna kunde ha orsakats av förändringar i termiska förhållanden vid gränsen mellan den yttre kärnan för flytande järn och manteln som drivs av manteldynamiken, sade han. Nyligen genomförda studier har också antytt att den inre kärnan kan ha börjat svalna och stelna för cirka 600 eller 700 miljoner år sedan. Denna process kunde också ha spelat en roll i magnetfältets funktion, sade han.
Den senaste omvändningen av magnetfältet skedde för cirka 780 000 år sedan, men även om det finns oro för att det kan hända snart igen - vilket tillfälligt kan försvaga fältet och orsaka skadlig solstrålning att nå oss - är det sannolikt inte "snart" i termer av mänskliga år.
"Det är viktigt att komma ihåg att tidsskalan vi överväger för utvecklingen av magnetisk reverseringsfrekvens är minst några miljoner år," sade Gallet. I denna skala kan magnetfältomvändningarna utvecklas till att vara mer eller mindre snabba. Men "en magnetisk polaritetsförändring är inte för imorgon", tillade han.
Resultaten publicerades online 20 september i tidskriften Earth and Planetary Science Letters.
Redaktörens anmärkning: Den här artikeln uppdaterades den 11 oktober kl. 09:50 för att klargöra att de ofta återföringarna kunde ha orsakats av förändringar i de termiska förhållandena vid gränsen mellan vätskejärnkärnan och manteln, snarare än i vätskan -järnkärna.
- Religion och vetenskap: 6 visioner om jordens kärna
- Jorden från ovan: 101 fantastiska bilder från Orbit
- Aurora Photos: Se hisnande vyer över norrsken
