Internationell forskning vid Tel Aviv University, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Rom, och University of California San Diego upptäckte fynd angående magnetfältet som rådde i Mellanöstern mellan cirka 10, 000 och 8, 000 år sedan. Forskare undersökte keramik och brända flintor från arkeologiska platser i Jordanien, på vilket magnetfältet under den tidsperioden registrerades. Information om magnetfältet under förhistorisk tid kan påverka vår förståelse av magnetfältet idag, som har visat en försvagningstrend som gett anledning till oro bland klimat- och miljöforskare.

Forskningen utfördes under ledning av prof. Erez Ben-Yosef vid Jacob M. Alkow-avdelningen för arkeologi och antika främre österländska kulturer vid Tel Avivs universitet och prof. Lisa Tauxe, chef för Paleomagnetic Laboratory vid Scripps Institution of Oceanography, i samarbete med andra forskare från University of California i San Diego, Rom och Jordanien. Artikeln publicerades i tidskriften PNAS .

Prof. Ben-Yosef förklarar, "Albert Einstein karakteriserade planetens magnetfält som ett av den moderna fysikens fem största mysterier. vi vet ett antal grundläggande fakta om det:Magnetfältet genereras av processer som äger rum under ett djup av cirka 3, 000 km under planetens yta (för jämförelsens skull, den djupaste mänskliga borrningen har nått ett djup av endast 20 km); den skyddar planeten från det fortsatta bombardementet av kosmisk strålning och tillåter därmed livet som vi känner det att existera; den är flyktig och dess styrka och riktning förändras ständigt, och det är kopplat till olika fenomen i atmosfären och planetens ekologiska system, inklusive – eventuellt – att ha en viss påverkan på klimatet. Ändå, magnetfältets väsen och ursprung har förblivit i stort sett olösta. I vår forskning, vi försökte öppna ett titthål i denna stora gåta."

Forskarna förklarar att instrument för att mäta styrkan hos jordens magnetfält uppfanns först för cirka 200 år sedan. För att undersöka områdets historia under tidigare perioder, vetenskapen får hjälp av arkeologiska och geologiska material som registrerade fältets egenskaper när de värmdes upp till höga temperaturer. Den magnetiska informationen förblir "frusen" (för evigt eller tills en annan uppvärmningshändelse) i små kristaller av ferromagnetiska mineraler, från vilket det kan extraheras med hjälp av en serie experiment i magnetlaboratoriet. Basalt från vulkanutbrott eller keramik som eldats i en ugn är ofta material som används för denna typ av experiment. Den stora fördelen med att använda arkeologiska material i motsats till geologiska är tidsupplösningen:Medan i geologi, dejting är i bästa fall på en skala av tusentals år, inom arkeologi kan artefakterna och det magnetiska fältet som de har registrerat dateras med en upplösning på hundratals och ibland till och med tiotals år (och i specifika fall, såsom en känd förstörelsehändelse, till och med ge ett exakt datum). Den uppenbara nackdelen med arkeologi är den unga åldern för de relevanta artefakterna:Keramik, som hittills använts för detta ändamål, uppfanns bara 8, 500 år sedan.

Den aktuella studien är baserad på material från fyra arkeologiska platser i Wadi Feinan (Jordanien), som har daterats (med kol-14) till den neolitiska perioden - ungefär 10, 000 till 8, 000 år sedan - av vilka några är före uppfinningen av keramik. Forskare undersökte magnetfältet som registrerades i 129 föremål som hittades i dessa utgrävningar, och denna gång, brända flintaverktyg lades till de keramiska skärvorna. Prof. Ben-Yosef anmärker, "Detta är första gången som brända flintor från förhistoriska platser används för att rekonstruera magnetfältet från deras tidsperiod. För ungefär ett år sedan, banbrytande forskning vid hebreiska universitetet publicerades, visar möjligheten att arbeta med sådana material, och vi tog det ett steg framåt, extrahera geomagnetisk information från hårt daterad bränd flinta. Att arbeta med detta material utökar forskningsmöjligheterna tiotusentals år tillbaka, som människor använde flintverktyg under en mycket lång tid innan keramikens uppfinning. Dessutom, efter att tillräckligt med information har samlats in om förändringarna i det geomagnetiska fältet över tiden, vi kommer att kunna använda den för att datera arkeologiska lämningar."

Ett ytterligare och viktigt fynd av denna studie är styrkan hos magnetfältet under den tidsperiod som undersöktes. De arkeologiska artefakterna visade att i ett visst skede under den neolitiska perioden, fältet blev mycket svagt (bland de svagaste värdena som någonsin registrerats för de senaste 10, 000 år), men återhämtade sig och stärktes inom en relativt kort tid. Enligt Prof. Tauxe, denna upptäckt är betydelsefull för oss idag:"I vår tid, sedan mätningarna började för mindre än 200 år sedan, vi har sett en kontinuerlig minskning av fältets styrka. Detta faktum ger upphov till en oro för att vi helt skulle kunna förlora magnetfältet som skyddar oss mot kosmisk strålning och därför, är avgörande för existensen av liv på jorden. Resultaten av vår studie kan vara lugnande:Detta har redan hänt tidigare. Cirka 7, 600 år sedan, styrkan på magnetfältet var ännu lägre än idag, men inom cirka 600 år, den fick styrka och steg igen till höga nivåer."

Forskningen utfördes med stöd av US-Israel Binational Science Foundation, som uppmuntrar akademiska samarbeten mellan universitet i Israel och i USA. Forskarna noterar att i det här fallet, samarbetet var särskilt viktigt för studiens framgång eftersom den är baserad på en nära integration av metoder från arkeologi och geofysik, och de insikter som erhölls är särskilt relevanta för båda dessa discipliner.