Steiner avslører hemmelighetene til jordas viktige magnetfelt

Devon, en periode i jordens oldtid for 420-360 millioner år siden, rommer mange vitenskapelige gåter. Et av de store mysteriene fra denne tiden er hvorfor steiner fra perioden ikke har spor etter jordas magnetfelt. I mange år har forskere gått ut i fra at det er fordi steinene av en eller annen grunn har mistet sitt magnetiske minne.

– Flere studier peker likevel på at jordas magnetfelt var veldig svakt på denne tiden. Og at det er derfor steinene ikke har disse sporene, forklarer geolog Annique van der Boon ved Senter for Jordas utvikling og dynamikk (CEED) ved UiO til Titan.uio.no.

Steiner skjuler historier fra fortiden

Van der Boon studerer jordens magnetfelt, men i fortiden. Hennes hovedinteresse er jordens magnetfelt i devon. I følge Van der Boon er det viktig å forstå magnetfeltets historiske oppførsel, for å få en bedre forståelse for hvordan det virker også i dag.

– Det er lange tidsepoker hvor vi vet veldig lite om jordas magnetfelt, sier Van der Boon.

Jordas magnetfelt påvirker oss mer enn vi gjerne er klar over. Det beskytter oss blant annet mot solstormer som består av ladede partikler. Disse partiklene kan være skadelige for moderne teknologi. Magnetfeltet beskytter også atmosfæren vår.

Paleomagnetisme er studiet av spor etter jordas magnetfelt i bergarter. Forskerne undersøker de magnetiske minnene til steiner.

– Steiner kan huske jordas magnetfelt fra den tiden de ble dannet. Magnetiske mineraler inni steinene innretter seg etter det magnetiske feltet og kan dermed bevare et minne om styrken og retningen til magnetfeltet, forklarer Van der Boon til Titan.uio.no.

Forskere kan undersøke steiner som er millioner, og til og med milliarder år gamle, for å finne ut mer om jordas magnetfelt på den gitte tiden.

– Dette kan gi oss informasjon om posisjonen til kontinentene i fortiden, og også fortelle oss noe om hvordan jordkloden fungerer fra innsiden. Selve magnetfeltet formes av flytende jern i jordas ytre kjerne, forklarer Van der Boon.

Fikk en ide etter feltarbeid

I 2019 var Van der Boon på feltarbeid langt nord i Canada. Hun samlet inn steinprøver fra tidsepoken devon. Målet var å se nærmere på hvor ofte jordens magnetiske poler, nord- og sørpolen, byttet plass i denne tidsperioden, såkalte polvendinger.

– Da vi begynte å undersøke prøvene på labben, så vi at resultatene var veldig vanskelige å tolke. Jeg støtte på de samme problemene som mange andre forskere; det er problematisk å finne og forklare paleomagnetiske data fra devon. Jeg leste flere og flere vitenskapelige artikler, og etter hvert ble det klart for meg at selv om steinene var godt bevart, så var det veldig vanskelig å finne pålitelig paleomagnetisk data fra dem. Da dukket spørsmålet opp: hva om dette var fordi magnetfeltet var for svakt til å påvirke dem?

Devon - En mystisk periode

I mange år har forskerne trodd at steiner fra devon har mistet sitt magnetiske minne.

– En teori har vært at steinene har blitt varmet opp når kontinenter har kollidert. Sterk varme sletter det magnetiske minnet, forklarer Van der Boon.

Van der Boons gjennomgang av data viser derimot at lite data kan skyldes det svake magnetfeltet, og ikke at minnet har blitt slettet.

– Dette kan rett og slett rokke ved vår forståelse av hvordan kontinenter har beveget seg gjennom tidene, sier Van der Boon.

Van der Boons forskning viser at også de steinene som burde ha spor etter magnetfeltet, fremdeles gir uklare resultater.

– Nå ønsker vi å finne ut mer om når feltet ble svakere, og hvor lenge det var svakt, forteller hun.

Flere studier støtter opp under ideen om et svakt magnetfelt under devon.

– Devon er tidsperioden da plantene ble til. Studier viser at disse plantene ble ødelagt av UV-B-stråling på slutten av devon. Dette passer sammen med hypotesen om at magnetfeltet var svakt.

Påvirker oss i hverdagen

Van der Boons forskning reiser også flere nye spørsmål. Jordas magnetfelt i devon var veldig svakt, men hvorfor var det så svakt, og hvordan påvirket dette livet på jorda? Dette er spørsmål Van der Boon mener det er viktig å følge opp.

– Magnetfeltet påvirker oss hver dag, da det beskytter oss mot solstormer. Feltet strekker seg ut i verdensrommet og jo sterkere det er, jo lengre ut strekker det seg. Ved å gjøre dette beskytter det oss mot skadelig stråling fra sola, sier Van der Boon.

Det er møtet mellom jordas magnetfelt og partiklene i solstormene som skaper nordlys.

Van der Boon påpeker at det er viktig for oss mennesker å ha det sterke magnetfeltet som vi har i dag. Dersom det forandrer seg, eller svekkes til den styrken som vi hadde under devon ville vi opplevd utfordringer med satelittene våre, forklarer hun.

– Når det er sagt, så har vi et veldig sterkt felt i dag, så det kan fint svekkes litt uten at det gjør noen skade.

Likevel er Van der Boon opptatt av at vi trenger mer kunnskap run magnetfeltet.

– Gjennom den menneskelige tidsalderen har magnetfeltet vært sterkt og stabilt, men vi begynner å forstå at det ikke alltid har vært sånn. Vår forskning viser at når vi går tilbake i tid så var jordens magnetfelt veldig annerledes enn det er i dag. Dette kan hjelpe oss å forstå hvordan og når jordklodens indre og ytre kjerne har blitt dannet, noe som igjen kan hjelpe oss å forbedre datamodeller av jordens magnetfelt.

Vitenskapelig artikkel:

Annique Van Der Boon et.al.: A persistent non-uniformitarian paleomagnetic field in the Devonian?, Science Direct, August 2022.