Insamling av data från gamla stenar kan resultera i bias. Nu, geofysiker har ett sätt att förbättra sina metoder för att övervinna utmaningar i att studera historien om jordens kärna och magnetfält som utgör geodynamo.

Eftersom forskare inte kan besöka kärnan, de använder stenar vid ytan som proxy. Specifikt, vulkaniska bergarter registrerar intensiteten och förändringarna i jordens magnetfält. Rekordet sträcker sig miljarder år tillbaka till de tidiga dagarna av planetens unga kärna och utvecklingen av geodynamo. Problemet är att de flesta data från dessa gamla stenar kan vara partiska.

I en ny studie publicerad i Vetenskapens framsteg och leds av geofysiker från Michigan Technological University, forskargruppen beskriver hur partiskhet införs och vad man ska göra åt det.

Börja med Jurassic - en tid av fruktansvärda ödlor, höga koldioxidnivåer och frekventa magnetiska polvändningar. Rockrekordet visar att med fler vändningar, magnetfältets intensitet avtog. Det är ett omvänt förhållande som geodynamomodeller förutsäger; dock, det har varit svårt att säkerhetskopiera med data från fältprover, som hittills inte har visat en korrelation mellan magnetiska vändningar och tidigare magnetfälts styrka, eller paleointensitet.

Diskrepansen har diskuterats men förblev olöst, säger Aleksey Smirnov, en docent i geofysik vid Michigan Tech och huvudförfattare till studien. Fördomen, introducerades av den konventionella Thellier-metoden för att analysera bergprovsmagnetism, ger lägre paleointensitetsstyrkor än förväntat och kan lösa denna kontrovers.

"Tidigare data kan behöva omprövas, "Smirnov säger, tillägger att i den nya studien, hans team testade systemisk bias på syntetiska prover först. "Ser, när du arbetar med naturliga stenar, det är svårt att skilja effekterna av icke-ideala korn och förändringar."

I teorin, Thellier-metoden kräver mycket små magnetiska korn och de bör plottas som en linje under analysen; dock, eftersom de flesta stenar innehåller mycket större icke-ideala korn är tomterna skeva. Detta problem har varit känt men i stort sett ignorerat, säger Smirnov, istället tenderar forskare att bara använda en del av det krökta diagrammet för att bäst uppskatta det linjära sambandet. Detta ger konsekvent lägre än förväntade mätningar och systemisk bias i paleointensitetsdatauppsättningar, säger Smirnov.

Nyckeln till att samla in bättre data, han föreslår, använder lågtemperaturavmagnetisering tillsammans med Thellier-metoden. De ytterligare stegen är att sänka provet i flytande kväve i en miljö utan magnetfält, låt den sedan värmas upp naturligt till rumstemperatur innan du fortsätter med magnetometertester. Proceduren stabiliserar provet. Ett annat alternativ är att beräkna förspänningen som införs av kornstorlek. Tyvärr, eftersom de flesta datauppsättningar inte inkluderar kornstorlek för varje prov, äldre data kommer att behöva analyseras på nytt.

"Detta är ett mer rigoröst sätt att göra just den här vetenskapen, " Smirnov säger. "Jag har gjort det här länge - och om vi vill ha bra data, vi måste använda bra metoder."