Polsprung
Eine geomagnetische Umkehrung ist eine Veränderung im Magnetfeld eines Planeten, so dass die Positionen von magnetischem Norden und magnetischem Süden vertauscht werden.
Dies ist in den letzten 83 Millionen Jahren 183 Mal geschehen, im Durchschnitt etwa zwei- bis dreimal pro Million Jahre. Vor einer Magnetfeldänderung wird das Magnetfeld der Erde schwächer und bewegt sich umher, wie ein Kreisel, bevor er fällt. Wissenschaftler wissen dies aufgrund von Studien über den Magnetismus am Meeresboden in der Nähe des Mittelatlantischen Rückens. Die Lava bewegt sich langsam aus dieser Spalte (Lücke im Meeresboden) heraus und kühlt dann mit ihren Eisenoxidmolekülen ab, die alle in die neue Richtung des Erdmagnetfeldes zeigen. Wir können heute auf die Geschichte dieses Magnetfeldes zurückblicken, um einen Blick auf die vielen Umkehrungen in der Vergangenheit zu werfen.
Umkehrungen erfolgen in Intervallen von weniger als 0,1 Millionen Jahren bis zu 50 Millionen Jahren. Diese Zeiträume werden Chronen genannt.
Es gibt kein Muster für diese Veränderungen, die scheinbar zufällig stattfinden. Chronen dauern zwischen 0,1 und 1 Million Jahre (siehe Diagramm) mit einem Durchschnitt von 450.000 Jahren. Die meisten Umkehrungen dauern zwischen 1.000 und 10.000 Jahren.
Die jüngste, die Brunhes-Matuyama-Wende, ereignete sich vor 780.000 Jahren; sie mag sehr schnell geschehen sein, innerhalb eines Menschenlebens. Eine kurze vollständige Umkehr, bekannt als das Laschamp-Ereignis, ereignete sich erst vor 41.000 Jahren während der letzten Eiszeit. Diese Umkehr dauerte nur etwa 440 Jahre, wobei der tatsächliche Polaritätswechsel etwa 250 Jahre dauerte. Während dieses Polaritätswechsels schwächte sich die Stärke des Magnetfeldes auf 5% seiner heutigen Stärke ab. Kurze Unterbrechungen, die nicht zu einer Umkehrung führen, werden als geomagnetische Exkursionen bezeichnet.
Geomagnetische Polarität während der letzten 5 Millionen Jahre (Pliozän und Quartär, spätes Kainozoikum). Dunkle Gebiete = Perioden, in denen die Polarität mit der gegenwärtigen übereinstimmt Helle Gebiete = Perioden, in denen die Polarität umgekehrt ist
Aufzeichnungen der Vergangenheit
Die bisherigen Aufzeichnungen über geomagnetische Umkehrungen wurden erstmals durch die Beobachtung der Magnetstreifenumkehrungen auf dem Meeresboden bemerkt. Dies führte bald zur Entwicklung der Theorie der Plattentektonik. Die relativ konstante Geschwindigkeit, mit der sich der Meeresboden ausbreitet, verursacht "Streifen" im Basalt. Aus diesen vergangenen Magnetfeldern kann auf die Polarität geschlossen werden. Die Daten erhält man, indem man ein Magnetometer über den Meeresboden schleppt.
Kein existierender, nicht untergetauchter Meeresboden ist älter als etwa 180 Millionen Jahre, daher werden andere Methoden verwendet, um ältere Umkehrungen festzustellen. Die meisten Sedimentgesteine enthalten winzige Mengen eisenreicher Mineralien. Ihre Ausrichtung spiegelt das Magnetfeld wider, in dem sie sich bei ihrer Entstehung befanden. Die Gesteine behalten diese Aufzeichnung, sofern sie nicht durch einen späteren Prozess verändert werden.
Superchrons
Ein Superchron ist ein Polaritätsintervall von mindestens 10 Millionen Jahren. Es gibt zwei gut etablierte Superchrons, das Cretaceous Normal und das Kiaman.
Das Cretaceous Normal (auch Cretaceous Superchron oder C34 genannt) dauerte fast 40 Millionen Jahre. Zwischen dem Cretaceous Normal und der Gegenwart hat die Häufigkeit im Allgemeinen langsam zugenommen.
Der Kiaman Reverse Superchron dauerte vom späten Karbon bis zum späten Perm. Das sind mehr als 50 Millionen Jahre, von vor 312 bis 262 Millionen Jahren (mya). Das Magnetfeld hatte die Polarität umgekehrt. Der Name "Kiaman" leitet sich von dem australischen Dorf Kiama ab, wo 1925 einige der ersten geologischen Beweise für den Superchronen gefunden wurden.
Geomagnetische Polarität seit dem mittleren Jura
Ursachen
Das Magnetfeld der Erde und anderer Planeten, die Magnetfelder besitzen, wird durch die Dynamowirkung von geschmolzenem Eisen im Planetenkern verursacht. Diese Konvektion (Bewegung) erzeugt elektrische Ströme, die wiederum zu Magnetfeldern führen. Bei Simulationen von Planetendynamos treten Umkehrungen aus der zugrunde liegenden Dynamik auf. Gary Glatzmaier und sein Mitarbeiter Paul Roberts von der UCLA führten zum Beispiel ein numerisches Modell der Kopplung zwischen Elektromagnetismus und Fluiddynamik im Erdinneren durch. Ihre Simulation reproduzierte Schlüsselmerkmale des Magnetfelds über mehr als 40.000 Jahre simulierter Zeit, und das computergenerierte Feld kehrte sich selbst um. Globale Feldumkehrungen in unregelmäßigen Abständen wurden auch in einem Flüssigmetall-Laborexperiment VKS2 beobachtet.
Auswirkungen auf das Leben
Soweit wir wissen, gibt es keine Auswirkungen auf das Leben. Es wurden Studien durchgeführt, um herauszufinden, ob Umkehrungen in irgendeiner Weise mit Auslöschungsereignissen zusammenhängen. Statistische Analysen zeigen keinen Beweis für einen Zusammenhang zwischen Umkehrungen und Auslöschungen.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine geomagnetische Umkehrung?
A: Eine geomagnetische Umkehrung ist eine Veränderung im Magnetfeld eines Planeten, bei der die Positionen des magnetischen Nordens und des magnetischen Südens vertauscht werden.
F: Wie oft treten diese Umkehrungen auf?
A: Umkehrungen treten etwa zwei- oder dreimal pro Million Jahre auf, wobei die Intervalle von weniger als 0,1 Millionen Jahren bis zu 50 Millionen Jahren reichen.
F: Wie lange dauert es, bis eine Umkehrung eintritt?
A: Die meisten Umkehrungen brauchen zwischen 1.000 und 10.000 Jahren, um sich zu ereignen. Die jüngste Umkehrung, die Brunhes-Matuyama-Umkehrung, ereignete sich vor 780.000 Jahren und könnte sehr schnell, innerhalb eines Menschenlebens, geschehen sein.
F: Was ist ein Beispiel für eine kurze vollständige Umkehrung?
A: Eine kurze vollständige Umkehrung, bekannt als das Laschamp-Ereignis, fand vor nur 41.000 Jahren während der letzten Eiszeit statt. Diese Umkehrung dauerte nur etwa 440 Jahre, wobei der eigentliche Polaritätswechsel etwa 250 Jahre dauerte.
F: Wie schwach war das Magnetfeld der Erde während dieses Wechsels?
A: Während dieses Wechsels schwächte sich die Stärke des Magnetfelds auf 5 % seiner heutigen Stärke ab.
F: Was sind Chronen?
A: Chronen sind Zeiträume von 0,1 bis 1 Million Jahren mit einem durchschnittlichen Abstand von 450.000 Jahren dazwischen, in denen Umkehrungen zufällig und ohne jedes Muster oder Regelmäßigkeit auftreten.
F: Was sind geomagnetische Exkursionen?
A: Geomagnetische Exkursionen sind kurze Störungen, die nicht zu vollständigen Umkehrungen führen, aber dennoch Veränderungen im Erdmagnetismus verursachen
