Magnetische polen wisselen van plek

Het aardmagnetisch veld ligt als een onzichtbaar krachtveld om de aarde – het beschermt het leven op aarde tegen schadelijke effecten van de zonnewind door ioniserende deeltjes te weren. Dit veld is voortdurend in beweging. Sterker nog, op onze aarde heeft minstens zevenhonderd keer een omkering van de magnetische polen plaatsgevonden. Wanneer zal de volgende magnetische ompoling zich voordoen, en wat zal dat voor gevolgen hebben voor het leven op aarde?

Tijdens een ompoling zal het magnetische veld niet geheel verdwijnen, maar het zal een zwakkere en complexere vorm aannemen. Wellicht zal het terugzakken tot tien procent van de huidige sterkte en mogelijk zullen de magnetische polen zich verplaatsen naar de evenaar. Ook kunnen zich gelijktijdig meerdere magnetische ‘noord’- en ‘zuid’-polen voordoen.

Geomagnetische ompoling doet zich gemiddeld een paar keer in de miljoen jaar voor. Maar de tussenpozen zijn zeer onregelmatig, en soms kunnen er wel tientallen miljoenen jaren tussen zitten.

Er kan ook sprake zijn van een tijdelijke of een onvolledige ompoling, wat een event of een excursion wordt genoemd. Hierbij verwijderen de magnetische polen zich van de geografische polen – misschien steken ze zelfs de evenaar over – om vervolgens terug te keren naar hun oorspronkelijke positie. De laatste volledige ompoling, de Brunhes-Matuyama-ompoling, vond zo’n 780 duizend jaar geleden plaats. Het Laschamp-event, dat tijdelijk van aard was, vond zo’n 41 duizend jaar geleden plaats. Het hield nog geen duizend jaar stand en de feitelijke omkering van de polariteit duurde zo’n tweehonderdvijftig jaar.

Stroomuitval of massa-extinctie?

Door de veranderingen in het aardmagnetisch veld tijdens een omkering zal het beschermende effect van het krachtveld afnemen, waardoor het stralingsniveau op en boven het aardoppervlak zal toenemen. Als dit nu zou gebeuren, zou de toename van het aantal geladen deeltjes die de aarde bereiken resulteren in een verhoogd risico voor satellieten, luchtvaart en elektrische infrastructuur op de grond. Geomagnetische stormen, veroorzaakt door de interactie van enerzijds ongebruikelijk grote erupties van zonne-energie en anderzijds het magnetisch veld van de aarde, geven een voorproefje van wat ons te wachten staat wanneer het magnetisch veld verzwakt. Door de zogenoemde Halloween-storm in 2003 viel op bepaalde plekken in Zweden de stroom uit, moesten vluchten worden omgeleid teneinde een communicatieblack-out en het risico op straling te vermijden, en werden satellieten en communicatiesystemen verstoord.

Het is niet bekend wat een grote storm vandaag de dag voor gevolgen zou hebben voor de elektronische infrastructuur. Als we zonder stroom, verwarming, airco, gps of internet komen te zitten, heeft dat natuurlijk grote gevolgen. De directe gevolgen die een ompoling voor de mens zou kunnen hebben, kunnen we niet precies voorspellen, aangezien de moderne mens nog niet bestond ten tijde van de vorige volledige ompoling. Enkele onderzoeken hebben gepoogd ompolingen uit het verleden in verband te brengen met massa-extincties – uitgaande van de veronderstelling dat ompolingen en perioden met een verhoogde vulkanische activiteit weleens dezelfde oorzaak zouden kunnen hebben.

Een ompoling kan dan worden gezien als een bepaald soort storm in de kern, waar de dynamiek – en het magnetisch veld – op hol slaan

Uit het simpele gegeven dat het ‘tijd’ is voor een volledige ompoling, plus het feit dat het veld van de aarde in kracht met zo’n vijf procent per eeuw afneemt, zou je kunnen afleiden dat het veld binnen tweeduizend jaar zou kunnen omkeren. Maar het is voorlopig lastig om een exacte datum vast te stellen.

Het magnetisch veld van de aarde vindt zijn oorsprong in de vloeibare kern van de aarde, in de trage stromen van gesmolten ijzer. Die stromen worden gestuurd door de wetten van de natuurkunde, zoals ook geldt voor de atmosfeer en de oceanen. Zodoende zouden we in staat moeten zijn ‘het weer van de kern’ te voorspellen door die bewegingen in kaart te brengen, zoals we ook het gewone weer voorspellen door naar de atmosfeer en de oceanen te kijken. Een ompoling kan dan worden gezien als een bepaald soort storm in de kern, waar de dynamiek – en het magnetisch veld – op hol slaan (in ieder geval tijdelijk) om uiteindelijk, ooit, weer tot rust te komen.

Iedereen weet hoe lastig het is om het weer enkele dagen vooruit te voorspellen, terwijl we ons midden in de atmosfeer bevinden en die ook kunnen observeren. Het voorspellen van de aardkern is nog veel ingewikkelder, vooral omdat die zich onder drieduizend kilometer gesteente bevindt, waardoor onze observaties schaars en indirect zijn. We zijn echter niet volkomen blind: we kennen de voornaamste samenstelling van het materiaal in die kern, en we weten dat het vloeibaar is. Een wereldwijd netwerk van observatoria op de grond en satellieten in een baan om de aarde geven ons een beeld van de veranderingen in het magnetisch veld, en dat geeft ons weer inzicht in de bewegingen van de vloeibare kern.

Dat er onlangs is ontdekt dat er binnen die kern sprake is van een straalstroom, maakt duidelijk dat we steeds ingenieuzer worden, steeds betere middelen ontwikkelen om de dynamiek van de aardkern in kaart te brengen en te doorgronden. Dat, in combinatie met laboratoriumexperimenten en numerieke simulaties van de vloeibare dynamiek van het binnenste der aarde, zorgt in hoog tempo voor een steeds beter begrip van de werking van de aardkern. Het zal misschien niet eens zo heel lang meer duren voor we de aardkern kunnen voorspellen.

Auteurs: Phil Livermore en Jon Mound
Vertaler: Nicolette Hoekmeijer

Phil Livermore en Jon Mound zijn beiden universitair docent geofysica aan de universiteit van Leeds.

The Conversation
VK | theconversation.com

Deze site, in 2013 opgericht, verwierf snel veel aanzien. 
The Conversation biedt met ‘open bronnen’ van onderzoekers en academici een frisse, onafhankelijke blik op het nieuws.