diamonds55
4th October 2008, 04:38 PM
قطب مغناطیسی شمال زمین در حال جابه‌جایی و ضعیف شدن است. البته این به هیچوجه اتفاق تازه‌ای نیست اما به نظر می‌رسد دانشمندان به کشف علت و چگونگی این تغییرات نزدیک شده‌اند؛ تغییراتی که هربار در نهایت به تغییر جهت میدان مغناطیسی زمین منجر می‌شود. در واقع بررسی‌های اخیر درباره گدازه‌های آتشفشانی باستانی باعث شده است تا دانشمندان به درک بهتری از آنچه میدان مغناطیسی زمین را تولید و کنترل می‌کند و حتی عاملی که تغییر جهت‌های گاه و بیگاه این میدان را رقم می‌زند، دست یابند. میدان مغناطیسی اصلی زمین که توسط جریان‌های «آشفته» (Turbulent) درون اعماق توده آهن گداخته هسته خارجی زمین به وجود می‌آید، به شکل دوره‌ای تغییر جهت می‌دهد. در واقع این تغییر جهت به شکلی است که سوزن قطب نما به جای شمال، جنوب را نشان خواهد داد. این واژگونی‌های قطبیت از زمان پیدایش زمین تاکنون صدها بار و در فواصل زمانی نامنظم، در تاریخ این سیاره رخ داده است که آخرین آنها به ۷۸۰ هزار سال پیش برمی‌گردد. اما با وجود چنین قدمتی دانشمندان هنوز تلاش می‌کنند که از چرایی و چگونگی آن سر در آورند. بررسی‌های اخیر انجام شده بر سخره‌های آتشفشانی باستانی که در شماره ۲۶ سپتامبر ژورنال Science منتشر شد، نشان می‌دهد ممکن است منبع میدان مغناطیسی دومی نیز در کار باشد که این میدان دوم می‌تواند در تعیین اینکه آیا میدان اصلی تغییر جهت می‌دهد یا نه و نیز چگونگی آن، موثر باشد. براد سینگر (B.Singer)، استاد زمین‌شناسی در دانشگاه ویسکانسین مدیسون ایالات متحده، در این‌باره می‌گوید «این میدان دوم که به نظر می‌رسد از درون هسته سطحی و درست زیر لایه جبه زمین سرچشمه می‌گیرد، زمانی خودش را نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی اصلی شمال- جنوب زمین رو به ضعف می‌گذارد؛ رفتاری که درست پیش از تغییر جهت میدان مغناطیسی اصلی زمین، از آن سر می‌زند.» سینگر همراه با کنت هافمن (K.Hoffman)، دیرین مغناطیس‌شناسی که ۳۰ سال گذشته را به تحقیق درباره واژگونی میدان مغناطیسی زمین‌گذرانده است، به منظور بررسی الگوهای میدان مغناطیسی زمین در گذشته، گدازه‌های آتشفشانی باستانی در مناطق غربی آلمان و جزیره‌ای موسوم به تائیتی در بخش‌های جنوبی اقیانوس آرام را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. خاصیت مغناطیسی مواد معدنی سرشار از آهن موجود در گدازه‌های داغ باعث می‌شود این گدازه‌های سیال در امتداد میدان مغناطیسی غالب قرار بگیرند و پس از سرد و سخت شدن گدازه‌ها نیز به همان شکل بمانند.
به گفته سینگر «در واقع زمانی که گدازه‌های آتشفشانی و جریان مواد مذاب پس از فوران در امتداد میدان مغناطیسی زمین سرد و سخت شوند، درست مثل حافظه‌ای عمل می‌کنند که جهت میدان مغناطیسی در زمان سرد شدن را در خود حفظ خواهند کرد. از بین رفتن این اطلاعات در گدازه‌هایی که سرد و سخت شده‌اند بسیار دشوار خواهد بود. به این ترتیب می‌توان اطلاعات ثبت‌شده‌ای از وضعیت جهت میدان مغناطیسی باستان در زمین را در اختیار داشت.» هافمن که در هر دو دانشگاه ویسکانسین مدیسون و دانشگاه پلی تکنیک ایالتی کالیفرنیا فعالیت می‌کند، و سینگر، تحقیقات‌شان را بیشتر روی صخره‌هایی متمرکز کرده‌اند که حاوی شواهدی از روزگاری باشند که میدان مغناطیسی اصلی شمال- جنوب در حال ضعیف شدن بوده است؛ نشانه‌ای که احتمالا تغییر جهت میدان مغناطیسی را در پی دارد. این دو دانشمند با تعیین دقیق سن گدازه‌های آتشفشانی توانستند از تلاش‌های متعدد میدان هسته ضعیف در واژگونی جهت میدان اصلی به هنگام ضعیف شدن این میدان در طول یک‌میلیون سال گذشته نقشه‌ای تهیه کنند. ضعیف شدن میدان مغناطیسی اصلی زمین در خلال این دوره‌های زمانی باعث شد تا پرده از وجود «قطب‌های مجازی» برداشته شود. در واقع این قطب‌های مغناطیسی مجازی، مناطقی با خاصیت مغناطیسی قوی‌اند که در میدان هسته سطحی وجود دارند. سینگر در این‌باره می‌گوید «برای مثال اگر در زمان وقوع این فوران‌های کهن در تائیتی بودید، سوزن قطب نمای‌تان نه قطب شمال را نشان می‌داد و نه قطب جنوب، بلکه استرالیا را نشانه می‌رفت.»
این دانشمندان معتقدند که میدان هسته سطحی می‌تواند در تعیین این مسئله که آیا جهت قطبیت میدان مغناطیسی اصلی موقع ضعیف بودن این میدان می‌چرخد یا اینکه می‌تواند بدون واژگون شدن قدرتش را بازیابد، نقش داشته باشد. هافمن در این‌باره می‌گوید «کلید درک آنچه در هسته زمین به هنگام ضعیف شدن میدان مغناطیسی اصلی تا جایی که بتواند به راستی جهتش را تغییر دهد، رخ می‌دهد را می‌توان در نقشه‌هایی از این میدان یافت که در حالت‌های‌گذار تهیه شده باشد.» شواهد فعلی حکایت از آن دارند که ما در حال نزدیک شدن به یکی از این حالت‌های‌گذار هستیم، چرا که به گفته هافمن «میدان مغناطیسی اصلی، نسبتا ضعیف و قدرتش به سرعت رو به کاهش است.» در حالی که آخرین واژگونی قطبیت در میدان مغناطیسی زمین چند صد هزار سال پیش رخ داد اما سینگر و هافمن بر این باورند که واژگونی بعدی تنها ظرف چند هزار سال آینده رخ خواهد داد. سینگر در این‌باره می‌گوید «بایگانی‌های تاریخی در حال حاضر نشان می‌دهند که قدرت میدان مغناطیسی اصلی زمین با سرعت بسیار زیادی در حال سقوط است. تجزیه و تحلیل‌های ما پیش‌بینی می‌کند که میدان مغناطیسی اصلی زمین در ۱۵۰۰ سال دیگر به حدی ضعیف می‌شود که تاکنون هرگز نبوده است و به‌طور قطع ما با حالت واژگونی قطبیت مواجه خواهیم شد.» سینگر در ادامه افزود «در واقع هدف اصلی ما از تحقیقات اخیر این است که بتوانیم قابلیت پیش‌بینی‌مان در باره تشخیص نشانه‌های واژگونی قطبیت بعدی و پیامدهای آن را افزایش دهیم.» بخش عمده‌ای از تحقیقات سینگر و هافمن تحت حمایت مالی «بنیاد ملی علوم» ایالات متحده قرار داشت.
به گفته سینگر «در واقع زمانی که گدازه‌های آتشفشانی و جریان مواد مذاب پس از فوران در امتداد میدان مغناطیسی زمین سرد و سخت شوند، درست مثل حافظه‌ای عمل می‌کنند که جهت میدان مغناطیسی در زمان سرد شدن را در خود حفظ خواهند کرد. از بین رفتن این اطلاعات در گدازه‌هایی که سرد و سخت شده‌اند بسیار دشوار خواهد بود. به این ترتیب می‌توان اطلاعات ثبت‌شده‌ای از وضعیت جهت میدان مغناطیسی باستان در زمین را در اختیار داشت.» هافمن که در هر دو دانشگاه ویسکانسین مدیسون و دانشگاه پلی تکنیک ایالتی کالیفرنیا فعالیت می‌کند، و سینگر، تحقیقات‌شان را بیشتر روی صخره‌هایی متمرکز کرده‌اند که حاوی شواهدی از روزگاری باشند که میدان مغناطیسی اصلی شمال- جنوب در حال ضعیف شدن بوده است؛ نشانه‌ای که احتمالا تغییر جهت میدان مغناطیسی را در پی دارد. این دو دانشمند با تعیین دقیق سن گدازه‌های آتشفشانی توانستند از تلاش‌های متعدد میدان هسته ضعیف در واژگونی جهت میدان اصلی به هنگام ضعیف شدن این میدان در طول یک‌میلیون سال گذشته نقشه‌ای تهیه کنند. ضعیف شدن میدان مغناطیسی اصلی زمین در خلال این دوره‌های زمانی باعث شد تا پرده از وجود «قطب‌های مجازی» برداشته شود. در واقع این قطب‌های مغناطیسی مجازی، مناطقی با خاصیت مغناطیسی قوی‌اند که در میدان هسته سطحی وجود دارند. سینگر در این‌باره می‌گوید «برای مثال اگر در زمان وقوع این فوران‌های کهن در تائیتی بودید، سوزن قطب نمای‌تان نه قطب شمال را نشان می‌داد و نه قطب جنوب، بلکه استرالیا را نشانه می‌رفت.»
این دانشمندان معتقدند که میدان هسته سطحی می‌تواند در تعیین این مسئله که آیا جهت قطبیت میدان مغناطیسی اصلی موقع ضعیف بودن این میدان می‌چرخد یا اینکه می‌تواند بدون واژگون شدن قدرتش را بازیابد، نقش داشته باشد. هافمن در این‌باره می‌گوید «کلید درک آنچه در هسته زمین به هنگام ضعیف شدن میدان مغناطیسی اصلی تا جایی که بتواند به راستی جهتش را تغییر دهد، رخ می‌دهد را می‌توان در نقشه‌هایی از این میدان یافت که در حالت‌های‌گذار تهیه شده باشد.» شواهد فعلی حکایت از آن دارند که ما در حال نزدیک شدن به یکی از این حالت‌های‌گذار هستیم، چرا که به گفته هافمن «میدان مغناطیسی اصلی، نسبتا ضعیف و قدرتش به سرعت رو به کاهش است.» در حالی که آخرین واژگونی قطبیت در میدان مغناطیسی زمین چند صد هزار سال پیش رخ داد اما سینگر و هافمن بر این باورند که واژگونی بعدی تنها ظرف چند هزار سال آینده رخ خواهد داد. سینگر در این‌باره می‌گوید «بایگانی‌های تاریخی در حال حاضر نشان می‌دهند که قدرت میدان مغناطیسی اصلی زمین با سرعت بسیار زیادی در حال سقوط است. تجزیه و تحلیل‌های ما پیش‌بینی می‌کند که میدان مغناطیسی اصلی زمین در ۱۵۰۰ سال دیگر به حدی ضعیف می‌شود که تاکنون هرگز نبوده است و به‌طور قطع ما با حالت واژگونی قطبیت مواجه خواهیم شد.» سینگر در ادامه افزود «در واقع هدف اصلی ما از تحقیقات اخیر این است که بتوانیم قابلیت پیش‌بینی‌مان در باره تشخیص نشانه‌های واژگونی قطبیت بعدی و پیامدهای آن را افزایش دهیم.» بخش عمده‌ای از تحقیقات سینگر و هافمن تحت حمایت مالی «بنیاد ملی علوم» ایالات متحده قرار داشت.