41000 سال پیش سپر زمین سقوط کرد

زمین بدون حصار محافظش برهنه است. سپر مغناطیسی سیاره زمین را احاطه کرده و از حمله طبیعی پرتوهای کیهانی محافظت می کند. اما گاهی اوقات سپر ضعیف می‌شود و می‌لرزد و به پرتوهای کیهانی اجازه می‌دهد تا به اتمسفر برخورد کنند و بارانی از ذراتی ایجاد شود که دانشمندان می‌گویند می‌توانند زیست کره را ویران کنند.

این اتفاق بارها در تاریخ سیاره ما رخ داده است، از جمله 41000 سال پیش در رویدادی به نام گشت و گذار لاکمپ.

پرتوهای کیهانی ذرات پرانرژی، معمولاً پروتون یا هسته اتمی هستند که در فضا با سرعت های نسبیتی حرکت می کنند. آنها معمولاً توسط سپر مغناطیسی سیاره به فضا منحرف می شوند و از زمین دور می شوند. اما سپر یک پدیده طبیعی است و قدرت آن و جهت گیری آن متفاوت است. وقتی این اتفاق می افتد، پرتوهای کیهانی به جو زمین برخورد می کنند.

این باعث ایجاد جریانی از ذرات ثانویه به نام رادیونوکلئیدهای کیهانی می شود. این ایزوتوپ ها در رسوبات و هسته های یخی و حتی در ساختار موجودات زنده مانند درختان قرار می گیرند. انواع مختلفی از این ایزوتوپ ها از جمله کلسیم 41 و کربن 14 وجود دارد.

برخی از ایزوتوپ ها پایدار و برخی دیگر رادیواکتیو هستند. نیمه عمر مواد رادیواکتیو از 20 دقیقه (کربن 11) تا 15.7 میلیون سال (زنون 129) متغیر است.

با ضعیف شدن سپر زمین، تعداد بیشتری از این ایزوتوپ ها به سطح سیاره می رسند و در رسوبات و یخ جمع می شوند. با مطالعه این هسته ها و رسوبات، دانشمندان می توانند تاریخچه سپر مغناطیسی را تعیین کنند. مشاهدات آنها نشان می دهد که زمین یک گشت و گذار ژئومغناطیسی یا معکوس 41000 سال پیش. نامیده میشود گشت و گذار Lachamp پس از جریان گدازه های لاشام در فرانسه، جایی که ناهنجاری های ژئومغناطیسی وقوع آن را آشکار کرد.

هر چند صد هزار سال، قطب های مغناطیسی زمین معکوس می شوند. شمال می شود جنوبی و بالعکس. در بین این رویدادهای بزرگ، رویدادهای کوچکتری به نام گشت و گذار وجود دارد. در طول گشت و گذار، قطب ها برای مدتی بدون تعویض مکان خود حرکت می کنند. گشت و گذار سپر زمین را ضعیف می کند و می تواند از چند هزار تا ده ها هزار سال طول بکشد. هنگامی که این اتفاق می افتد، پرتوهای کیهانی بیشتری به جو برخورد می کنند و رادیونوکلئیدهای بیشتری را ایجاد می کنند که بر روی زمین می بارد.

دانشمندان اغلب بر روی یک ایزوتوپ رادیواکتیو خاص در مطالعات دیرینه مغناطیسی تمرکز می کنند. بریلیم 10 نیمه عمر نسبتاً طولانی 1.36 میلیون سال دارد و تمایل به تجمع در سطح خاک دارد.

سانیا پانوفسکا محققی در GFZ پوتسدام، آلمان که ژئومغناطیس را مطالعه کرد. در مجمع عمومی اخیر اتحادیه علوم زمین اروپا (EGU) در سال 2024، پانوفسکا ارائه کرد تحقیق جدید در سفر به Laschamps. او دریافت که در طول سفر میدانی Laschamps، تولید Be 10 دو برابر بیشتر از حد معمول بود.

برای درک بهتر سفر Laschamps، Panovska داده های رادیونوکلئید کیهانی و دیرینه مغناطیسی را برای بازسازی میدان مغناطیسی زمین در آن زمان ترکیب کرد. او دریافت که با کاهش قدرت میدان، آن نیز منقبض می شود. انتقال از میدان معمولی به میدان معکوس حدود 250 سال طول کشید و حدود 440 سال معکوس ماند. در طول انتقال، سپر آخر هفته زمین تنها به 5 درصد از قدرت طبیعی خود کاهش می یابد. هنگامی که به طور کامل معکوس شد، در حدود 25٪ از قدرت طبیعی خود بود. این تضعیف به Be 10 و دیگر رادیونوکلئیدهای کیهانی اجازه داد تا به سطح زمین برسند.

این رادیونوکلئیدها بیشتر از جمع آوری در رسوبات و یخ انجام می دهند. برخی از آنها رادیواکتیو هستند. تضعیف سپر همچنین لایه اوزون را ضعیف کرده و باعث می شود تا اشعه ماوراء بنفش بیشتری به سطح زمین برسد. جو در ارتفاعات نیز سرد شد که جریان باد را تغییر داد. این ممکن است باعث تغییرات شدید در سطح زمین شده باشد.

به این دلایل، رویداد Laschamps با انقراض نئاندرتال ها، انقراض مگافون استرالیا و حتی ظهور هنر غار مرتبط است. این ارتباطات در برابر بررسی های علمی قرار نگرفته اند، اما این بدان معنا نیست که رویدادهایی مانند رویداد Laschamps خطرناک نیستند. اگر الان اتفاق بیفتد، شبکه های برق ما را از بین می برد. منطقه استوایی زمین با شفق های قطبی خواهد درخشید.

پانوفسکا گفت: “درک این رویدادهای شدید برای وقوع آینده آنها، پیش بینی های آب و هوای فضایی و ارزیابی اثرات محیطی و سیستم زمین مهم است.”

دانشمندان دریافتند که سپر مغناطیسی ساکن نیست. ناهنجاری هایی وجود دارد. یکی از آنها ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی است، منطقه ای که در آن میدان مغناطیسی در نزدیکی زمین ضعیف ترین است. هنگامی که ماهواره ها از این منطقه عبور می کنند، در معرض سطوح بالاتری از تشعشعات یونیزان قرار می گیرند. این ناهنجاری احتمالاً توسط یک مخزن سنگ متراکم در داخل زمین ایجاد می شود که نشان می دهد چقدر سپر مغناطیسی پیچیده است.

دانشمندان مطمئن نیستند که وقتی سپر مغناطیسی ضعیف است، پرتوهای کیهانی چه تأثیری بر زندگی دارند. وسوسه انگیز است که ناپدید شدن ها را به رویدادهایی مانند گشت و گذار Laschamps در زمانی که به موقع صف می کشند مرتبط کنیم. اما قطب ها بارها جابجا، ضعیف و معکوس شده اند و زندگی هنوز اینجاست و هنوز شکوفا می شود.

اگر انسانیت به اندازه کافی دوام بیاورد، ما از یکی از این پیچ ها عبور خواهیم کرد. سپس ما متوجه خواهیم شد.