Jordens magnetfält omger vår planet som ett osynligt kraftfält – skyddar liv från skadlig solstrålning genom att avleda laddade partiklar bort. Långt ifrån konstant, detta område förändras ständigt. Verkligen, vår planets historia inkluderar åtminstone flera hundra globala magnetiska omkastningar, där nord- och sydmagnetpolerna byter plats. Så när händer nästa och hur kommer det att påverka livet på jorden?

Under en reversering kommer magnetfältet inte att vara noll, men kommer att anta en svagare och mer komplex form. Det kan falla till 10% av dagens styrka och ha magnetiska poler vid ekvatorn eller till och med den samtidiga existensen av flera "nord" och "söder" magnetiska poler.

Geomagnetiska vändningar sker i genomsnitt några gånger varje miljon år. Dock, intervallet mellan reverseringarna är mycket oregelbundet och kan variera upp till tiotals miljoner år.

Det kan också förekomma tillfälliga och ofullständiga återföringar, känd som evenemang och utflykter, där de magnetiska polerna rör sig bort från de geografiska polerna – kanske till och med korsar ekvatorn – innan de återvänder till sina ursprungliga platser. Den sista hela vändningen, Brunhes-Matuyama, inträffade omkring 780, 000 år sedan. En tillfällig vändning, evenemanget i Laschamp, inträffade runt 41, 000 år sedan. Det varade mindre än 1, 000 år med den faktiska polaritetsändringen som varar runt 250 år.

Strömavbrott eller massutrotning?

Förändringen i magnetfältet under en reversering kommer att försvaga dess skärmningseffekt, möjliggör förhöjda strålningsnivåer på och över jordens yta. Om detta skulle hända idag, ökningen av laddade partiklar som når jorden skulle leda till ökade risker för satelliter, flyg, och markbaserad elektrisk infrastruktur. Geomagnetiska stormar, drivs av samspelet mellan onormalt stora utbrott av solenergi med vårt magnetfält, ge oss en försmak av vad vi kan förvänta oss med en försvagad magnetsköld.

År 2003, den så kallade Halloween-stormen orsakade lokala strömavbrott i Sverige, krävde omdirigering av flyg för att undvika kommunikationsavbrott och risk för strålning, och störde satelliter och kommunikationssystem. Men denna storm var liten i jämförelse med andra stormar under det senaste förflutna, som 1859 års Carrington-evenemang, vilket orsakade norrsken så långt söderut som i Karibien.

Effekten av en stor storm på dagens elektroniska infrastruktur är inte helt känd. Naturligtvis all tid utan el, uppvärmning, luftkonditionering, GPS eller internet skulle ha en stor inverkan; omfattande strömavbrott kan resultera i ekonomiska störningar som uppgår till tiotals miljarder dollar om dagen.

När det gäller livet på jorden och den direkta effekten av en omsvängning på vår art kan vi inte definitivt förutsäga vad som kommer att hända eftersom moderna människor inte existerade vid tidpunkten för den senaste fullständiga omsvängningen. Flera studier har försökt koppla samman tidigare vändningar med massutrotningar – vilket tyder på att vissa vändningar och episoder av utvidgad vulkanism kan drivas av en gemensam orsak. Dock, det finns inga bevis för någon överhängande katastrofal vulkanism och så vi skulle sannolikt bara behöva brottas med den elektromagnetiska påverkan om fältet vänder relativt snart.

Vi vet att många djurarter har någon form av magnetoreception som gör att de kan känna av jordens magnetfält. De kan använda detta för att hjälpa till med fjärrnavigering under migrering. Men det är oklart vilken inverkan en vändning kan ha på sådana arter. Vad som är tydligt är att tidiga människor lyckades genomleva Laschamp-händelsen och livet självt har överlevt de hundratals fullständiga vändningar som framgår av det geologiska dokumentet.

Kan vi förutsäga geomagnetiska vändningar?

Det enkla faktum att vi är "försenade" för en fullständig vändning och det faktum att jordens fält för närvarande minskar med en hastighet av 5% per århundrade, har lett till förslag om att fältet kan vända inom de kommande 2, 000 år. Men att fastställa ett exakt datum – åtminstone för nu – kommer att bli svårt.

Jordens magnetfält genereras i den flytande kärnan på vår planet, genom långsamt valsning av smält järn. Som atmosfären och haven, det sätt på vilket den rör sig styrs av fysikens lagar. Vi borde därför kunna förutsäga "kärnans väder" genom att spåra denna rörelse, precis som vi kan förutsäga verkligt väder genom att titta på atmosfären och havet. En vändning kan då liknas vid en viss typ av storm i kärnan, där dynamiken – och det magnetiska fältet – går i stå (åtminstone för en kort stund), innan man slår sig ner igen.

Svårigheterna att förutsäga vädret efter några dagar är allmänt kända, trots att vi lever i och direkt observerar atmosfären. Ändå är det mycket svårare att förutsäga jordens kärna, främst för att den är begravd under 3, 000 km sten så att våra observationer är få och indirekta. Dock, vi är inte helt blinda:vi vet den huvudsakliga sammansättningen av materialet inuti kärnan och att det är flytande. Ett globalt nätverk av markbaserade observatorier och kretsande satelliter mäter också hur magnetfältet förändras, vilket ger oss insikt i hur den flytande kärnan rör sig.

Den senaste upptäckten av en jetström i kärnan belyser vår utvecklande uppfinningsrikedom och ökande förmåga att mäta och härleda dynamiken i kärnan. Tillsammans med numeriska simuleringar och laboratorieexperiment för att studera vätskedynamiken i planetens inre, vår förståelse utvecklas i snabb takt. Utsikterna att kunna förutse jordens kärna är kanske inte alltför långt utom räckhåll.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.