Visualisering av det inre av jordens kärna, som representerad av en datorsimuleringsmodell (vy över ekvatorialplanet och en sfärisk yta nära den inre kärnan, sett från nordpolen). Magnetfältlinjer (i orange) sträcks av turbulent konvektion (i blått och rött). Hydromagnetiska vågor avges från den inre kärnan, och sprids utmed magnetfältlinjerna upp till kärnans gräns, där de är fokuserade och ger upphov till geomagnetiska ryck. Upphovsman:Aubert et al./IPGP/CNRS Fotobibliotek
Jordens magnetfält upplever oförutsägbara, snabb, och intensiva avvikelser som är kända som geomagnetiska ryck. Mekanismerna bakom detta fenomen hade förblivit ett mysterium fram till nyligen upptäckten av en CNRS -forskare. Arbetar med en kollega i Danmark, de skapade en datormodell för dessa geomagnetiska ryck, och gav en förklaring till deras utseende. Deras forskning publicerades i Naturgeovetenskap den 22 april, 2019.
Inledningsvis beskrivs 1978, geomagnetiska ryck är oförutsägbara händelser som plötsligt påskyndar utvecklingen av jordens magnetfält, och skeva förutsägelser om dess beteende på en flerårig skala. Vårt magnetfält påverkar många mänskliga aktiviteter, allt från att fastställa riktning i smartphones till flygning av låghöjdssatelliter. Det är därför viktigt att exakt förutsäga dess utveckling. Fortfarande, geomagnetiska ryck har presenterat ett problem för geofysiker över tid.
Jordens magnetfält produceras av cirkulation av materia i dess metallkärna, via den energi som frigörs när denna kärna svalnar. Forskare känner till två typer av rörelser som orsakar två typer av variationer i magnetfältet:de som beror på långsam konvektionsrörelse, som kan mätas på ett sekels skala, och de som härrör från "snabba" hydromagnetiska vågor, som kan upptäckas på en skala av några år. De misstänkte att den senare spelade en roll i ryck, men växelverkan mellan dessa vågor med långsam konvektion, tillsammans med deras förökningsmekanism och amplifiering, hade ännu inte avslöjats.
För att lösa detta mysterium, Julien Aubert från l'Institut de physique du globe de Paris (CNRS/IPGP/IGN/Université de Paris) utvecklade, med en kollega från Danmarks tekniska universitet (DTU), en datorsimulering mycket nära de fysiska förhållandena i jordens kärna. Simuleringen krävde motsvarande 4 miljoner timmars beräkning, och utfördes tack vare GENCI:s superdatorer.
Forskare kunde därefter reproducera successionen av händelser som ledde till geomagnetiska ryck, som uppstår i simuleringen från hydromagnetiska vågor som avges i den inre kärnan. Dessa vågor är fokuserade och förstärkta när de närmar sig kärnans yta, orsakar magnetiska störningar som på alla sätt kan jämföras med de observerade ryckena.
Den digitala reproduktionen och förståelsen av dessa ryck banar väg för bättre förutsägelser av jordens magnetfält. Att identifiera orsaken till magnetfältvariationer kan också hjälpa geofysiker att studera de fysiska egenskaperna hos jordens kärna och inre mantel.
