Jordens magnetiska sköld försvarar vår planet från solvinden och kosmisk strålning, vilket gör livet på vår planet möjligt. Men vart tionde år eller så kan det vara ett riktigt ryck.
"Geomagnetiska ryck" är plötsliga förändringar i styrkan hos jordens magnetfält. Medan vissa variationer i detta fält förväntas inträffa gradvis, under hundratals till tusentals år, varar dessa plötsliga slingringar i intensitet bara några år på det mesta och kan bara förändra jordens magnetism över specifika delar av världen åt gången. En av de första ryck som dokumenterades, till exempel, snedvrider fältet över Västeuropa 1969.
Sedan dess har ett nytt ryck upptäckts någonstans i världen var tionde år eller så, och forskare vet fortfarande inte vad som orsakar dem. Medan många geomagnetiska fenomen, inklusive norr- och södra ljus, är resultatet av elektrifierad solvind som baskar in i jordens magnetosfär, tros ryckorna komma från djupt inuti vår planetkärna, där magnetfältet självt genereras av den konstant kärnan av vätskevarm järn. Den exakta handlingsmekanismen förblir emellertid ett mysterium.
En ny studie publicerad idag (22 april) i tidskriften Nature Geoscience erbjuder en potentiell förklaring. Enligt en ny datormodell av kärnans fysiska beteende, kan geomagnetiska ryck genereras av flytande klatter av smält materia som frigörs från djupt inuti kärnan.
Vem är skämt?
I den nya studien byggde forskarna en datormodell som noggrant återskapar de fysiska förhållandena i jordens yttre kärna och visar dess utveckling under flera decennier. Efter motsvarigheten till 4 miljoner timmars beräkningar (påskyndat tack vare en fransk superdator) kunde kärnsimuleringen generera geomagnetiska ryck som var i linje med de faktiska ryck som observerats under de senaste decennierna.
Dessa simulerade ryck fnissade av magnetosfären var 6 till 12 år i modellen - emellertid verkade händelserna komma från livliga anomalier som bildades i planetens kärna 25 år tidigare. När dessa klumpar av smält materia närmade sig den yttre ytan av kärnan, genererade de kraftfulla vågor som rusade längs magnetfältlinjerna nära kärnan och skapade "skarpa förändringar" i vätskeflödet som styr planetens magnetosfär, skrev författarna. Så småningom översätts dessa plötsliga förändringar till ryckiga störningar i magnetfältet högt över planeten.
"utgör ett stort hinder för förutsägelsen av geomagnetiskt fältbeteende under flera år till decennier framåt", skrev författarna i sin nya studie. "Förmågan att numeriskt reproducera ryck ger ett nytt sätt att undersöka de fysiska egenskaperna för jordens djupa inre."
Även om det är omöjligt att bekräfta denna simuleringsresultat med faktiska observationer av kärnan (det är för varmt och högtryckt för att komma någonstans nära vår planets centrum), kan en modell som kan återskapa historiska ryck med hög noggrannhet vara bra för att förutsäga de många ryckena ännu framöver, skrev forskarna.
Att veta när ryckorna kommer kan också hjälpa till att övervaka hur de påverkar andra geodynamiska processer. Exempelvis är det möjligt, som en studie från Nature i 2013 föreslog, att ryckorna harbingers av längre dagar. Enligt den studien kan plötsliga förändringar i vätskeflödet vid jordens kärna också förändra planetens snurr med den minsta biten och faktiskt lägga till ett extra millisekund på dagen var sjätte år eller så. Perioder där jordens dag förlängdes tycktes korrelera med flera etablerade instanser av välkända ryck, rapporterade forskarna.
Om det är sant, och geomagnetiska ryck är ansvariga för en lite längre arbetsdag med några år, åtminstone vet vi att vi har gett dem rätt namn.
