Fornfynd visar framtiden för jordens magnetfält

Jordens magnetfält bildas när material i den flytande yttre delen av jordens kärna stiger och sjunker. Rörelsen drivs av värme inifrån och påverkas av jordens rotation. Den flytande kärnan fungerar som en dynamo och sveper in planeten i en magnetbubbla som bland annat stänger ute en stor del av de laddade partiklar som kommer från rymden. Eftersom magnetfältet spelar en viktig roll är det intressant att förstå hur det har utvecklats genom tiderna, och vad vi kan förvänta oss för variationer i framtiden.

Forskare från Lunds universitet och Oregon State University har studerat magnetfältet under de senaste 9000 åren.

– Vi har gjort en statistisk modell som binder ihop många tusen datapunkter till en rekonstruktion av magnetfältet har förändrats, säger Andreas Nilsson, universitetslektor vid Lunds universitet.

Nycklar till hur magnetfältets historia har sett ut hittar forskarna i arkeologiska och geologiska prover.

När ett magnetiskt mineral hettas upp över en viss temperatur tappar det sin magnetisering. För magnetit, som ofta finns i lera, är den temperaturen 580 grader. När materialet sedan svalnar påverkas mineralet av jordens magnetfält och blir som en infryst kompassnål. Magnetiseringen bevaras och kan ge ett mått på det jordmagnetiska fältets styrka och riktning när materialet senast hettades upp.

– Om vi vill veta magnetfältets riktning måste vi veta vad materialet hade för orientering när det brändes. Det kan till exempel vara ugnar man använder då, säger Andreas Nilsson.

En ugn står kvar där den användes, vänd åt samma håll. Det går att analysera keramikskärvor också, men de har flyttats omkring och kan bara ge styrkan på magnetfältet, inte riktningen.

Mätningarna på arkeologiska fynd kombineras med andra mätningar på geologiska prover, bland annat sedimentborrkärnor tagna på havsbotten. De läggs ihop för att bygga en modell.

Magnetfältet visas ofta som om det satt en stavmagnet rakt genom jorden, med polerna nära den geografiska nord- och sydpolen. I verkligheten är den här enklaste beskrivningen ungefär nio tiondelar av sanningen, förklarar Andreas Nilsson. Den nya modellen tar hänsyn till avvikelserna genom att lägga till matematiska funktioner med fler poler.

Resultatet visar fältets styrka och form kring jorden och genom tiderna.

– Ett syfte med modellen är också att kunna använda den för att datera arkeologiska och geologiska fynd, säger Andreas Nilsson.

Fynd med oklar ålder kan då matchas mot modellen för att få bättre åldersbestämning.

Det finns noggranna mätningar av jordens magnetfält sedan omkring 1840, efter att Carl Friedrich Gauss hade kommit på ett sätt att mäta fältstyrkan. Sedan dess har magnetfältets styrka mattats av. I södra delen av Atlanten finns en fläck med mycket svagt magnetfält. Det har hänt att satelliter som färdats genom den sydatlantiska anomalin har skadats, eftersom de då utsätts för en större mängd strålning från rymden.

Somliga forskare har funderat på om avmattningen och anomalierna är tecken på att jordens magnetiska poler är på väg att byta plats. Men så är det antagligen inte. Andreas Nilsson och hans kollegor upptäckte att magnetfältet omkring år 600 f.Kr hade en liknande asymmetri som i dag.

– Tillstånden är mer eller mindre spegelbilder, då fanns asymmetrin i norr och nu är den i söder, säger han.

Det som hände med magnetfältet då var en tillfällig variation. Eftersom den situationen är så lik läget i dag är det troligt att det är samma sorts variation vi ser nu.