Forskare har identifierat mönster i jordens magnetfält som utvecklas i storleksordningen 1, 000 år, ge ny inblick i hur fältet fungerar och lägga till ett mått på förutsägbarhet för förändringar i fältet som inte tidigare är kända.

Upptäckten kommer också att göra det möjligt för forskare att studera planetens förflutna med finare upplösning genom att använda detta geomagnetiska "fingeravtryck" för att jämföra sedimentkärnor från Atlanten och Stilla havet.

Resultat av forskningen, som fick stöd av National Science Foundation, publicerades nyligen i Earth and Planetary Science Letters .

Det geomagnetiska fältet är avgörande för livet på jorden. Utan det, laddade partiklar från solen ("solvinden") skulle blåsa bort atmosfären, säger forskare. Fältet hjälper också till med mänsklig navigering och djurmigration på sätt forskare bara börjar förstå. Århundraden av mänsklig observation, liksom det geologiska rekordet, visa vårt fält förändras dramatiskt i sin styrka och struktur över tiden.

Trots dess betydelse, många frågor är fortfarande obesvarade om varför och hur dessa förändringar sker. Den enklaste formen av magnetfält kommer från en dipol:ett par lika och motsatt laddade poler, som en stångmagnet.

"Vi har vetat en tid att jorden inte är en perfekt dipol, och vi kan se dessa brister i den historiska historien, "sa Maureen" Mo "Walczak, en postdoktoral forskare vid Oregon State University och huvudförfattare till studien. "Vi upptäcker att icke-dipolära strukturer inte är flyktiga, oförutsägbara saker. De är mycket långlivade, återkommande över 10, 000 år - ihållande på sin plats i hela Holocen.

"Detta är något av en Holy Grail -upptäckt, " tillade hon, "även om det inte är perfekt. Det är ett viktigt första steg för att bättre förstå magnetfältet, och synkronisera sedimentkärndata i en finare skala. "

Ungefär 800, För 000 år sedan, en magnetkompassnål skulle ha pekat söderut eftersom jordens magnetfält var omvänt. Dessa vändningar sker vanligtvis vart hundratusen år.

Medan forskare är väl medvetna om mönstret för vändningar i jordens magnetfält, ett sekundärt mönster av geomagnetisk "wobble" inom perioder med stabil polaritet, känd som paleomagnetisk sekulär variation, eller PSV, kan vara en nyckel för att förstå varför vissa geomagnetiska förändringar inträffar.

Jordens magnetfält anpassar sig inte perfekt till rotationsaxeln, varför "sant norr" skiljer sig från "magnetiskt norr, "säger forskarna. På norra halvklotet är denna skillnad på det moderna området tydligen driven av regioner med hög geomagnetisk intensitet som är centrerade under Nordamerika och Asien.

"Det vi inte har vetat är om denna ögonblicksbild har någon längre sikt - och vad vi har fått reda på är att den gör det, "sa Joseph Stoner, en paleomagnetisk specialist på Oregon State University och medförfattare till studien.

När magnetfältet är starkare under Nordamerika, eller i "Nordamerikanskt läge, "det driver branta lutningar och höga intensiteter i norra Stilla havet, och låga intensiteter i Europa med nedåtgående västerut i Nordatlanten. Detta överensstämmer mer med det historiska rekordet.

Det alternativa "europeiska läget" är på något sätt det motsatta, med grund lutning och låg intensitet i norra Stilla havet, och östliga nedgångar i Nordatlanten och höga intensiteter i Europa.

"Som det visar sig, magnetfältet är något mindre komplicerat än vi trodde, "Stoner sa." Det är en ganska enkel oscillation som tycks bero på geomagnetiska intensitetsvariationer på bara några få återkommande platser med stora spatiala effekter. Vi är ännu inte säkra på vad som driver denna variant, även om det troligen är en kombination av faktorer inklusive konvektion av den yttre kärnan som kan vara förspänd i konfiguration av den nedersta manteln. "

Forskarna kunde identifiera mönstret genom att studera två högupplösta sedimentkärnor från Alaskabukten som gjorde att de kunde utveckla en 17, 400-årig rekonstruktion av PSV i den regionen. De jämförde sedan dessa poster med sedimentkärnor från andra platser i Stilla havet för att fånga ett magnetiskt fingeravtryck, som är baserad på magnetitens orientering i sedimentet, som fungerar som en magnetisk inspelare från det förflutna.

Den gemensamma magnetiska signalen som finns i kärnorna täcker nu ett område som sträcker sig från Alaska till Oregon, och över till Hawaii.

"Magnetisk inriktning av avlägsna miljörekonstruktioner med hjälp av vändningar i den paleomagnetiska posten ger insikter i det förflutna i en skala av hundratusentals år, "Sade Walczak." Utvecklingen av den sammanhängande PSV -stratigrafi låter oss titta på rekordet i en skala som kanske är så kort som några århundraden, jämföra händelser mellan havsbassänger, och verkligen gå in på det kluriga om hur klimatanomalier sprids runt jorden på en skala som är relevant för det mänskliga samhället. "

Magnetfältet genereras inom jorden av en flytande yttre kärna av järn, nickel och andra metaller som skapar elektriska strömmar, som i sin tur producerar magnetfält. Magnetfältet är tillräckligt starkt för att skydda jorden från solvindar och kosmisk strålning. Att det förändras är välkänt; anledningarna till varför har förblivit ett mysterium.

Nu kan detta mysterium vara lite närmare att lösas.