Vår planets historia har skrivits, bland annat, i den periodiska omkastningen av dess magnetiska poler. Forskare vid Weizmann Institute of Science föreslår ett nytt sätt att läsa detta historiska rekord:i is. Deras resultat, som nyligen rapporterades i Earth and Planetary Science Letters , kan leda till en raffinerad sonderande iskärnor och, i framtiden, kan användas för att förstå den magnetiska historien för andra kroppar i vårt solsystem, inklusive Mars och Jupiters måne Europa.

Idén att undersöka ett möjligt samband mellan is och jordens magnetiska historia uppstod långt från källan till planetens is - på den soliga ön Korsika, där prof. Oded Aharonson från institutets avdelning för jord- och planetvetenskap, deltog i en konferens om magnetism. Mer specifikt, forskarna där diskuterade det fält som kallas paleo-magnetism, som mestadels studeras genom flingor magnetiska mineraler som har fångats antingen i stenar eller kärnor som borrats genom havssediment. Sådana partiklar kommer i linje med jordens magnetfält när de fångas på plats, och till och med miljoner år senare, forskare kan testa sin magnetiska nord-sydliga inriktning och förstå positionen för jordens magnetiska poler vid den avlägsna tiden. Det sistnämnda är vad som gav Aharonson idén:Om små mängder magnetiskt material kunde kännas i havssediment, kanske kunde de också hittas instängda i is och mätas. En del av isen som är frusen i glaciärerna på platser som Grönland eller Alaska är många årtusenden gammal och är skiktad som trädringar. Iskärnor som borras genom dessa undersöks med avseende på tecken på sådant som planetarisk uppvärmning eller istider. Varför inte vändningar i magnetfältet också?

Den första frågan som Aharonson och hans student Yuval Grossman som ledde projektet fick ställa var om det var möjligt att processen där is bildas i områden nära polerna kunde innehålla en detekterbar registrering av magnetiska polomkastningar. Dessa slumpmässigt fördelade omkastningar har inträffat under hela vår planets historia, drivs av den kaotiska rörelsen av flytande järndynamon djupt inne i planetens kärna. I bandade klippformationer och skiktade sediment, forskare mäter det magnetiska momentet – de magnetiska nord-sydliga orienteringarna – för de magnetiska materialen i dessa för att avslöja det magnetiska momentet för jordens magnetfält vid den tiden. Forskarna trodde att sådana magnetiska partiklar kunde hittas i dammet som fastnar, tillsammans med vattenis, i glaciärer och inlandsisar.

Forskargruppen byggde en experimentell uppsättning för att simulera isbildning som den i polära glaciärer, där dammpartiklar i atmosfären till och med kan utgöra kärnorna runt vilka snöflingor bildas. Forskarna skapade konstgjorda snöfall genom att finmala is gjord av renat vatten, lägga till lite magnetiskt damm, och lät den falla genom en mycket kall kolonn som var utsatt för ett magnetfält, den senare har en orientering som kontrolleras av forskarna. Genom att upprätthålla mycket kalla temperaturer - runt 30 grader Celsius under noll, de fann att de kunde generera "iskärnor" i miniatyr där snön och dammet frös fast till hård is.

"Om dammet inte påverkas av ett externt magnetfält, det kommer att lägga sig i slumpmässiga riktningar som tar bort varandra, " säger Aharonson. "Men om en del av den orienteras i en viss riktning precis innan partiklarna fryser på plats, det magnetiska nettomomentet kommer att kunna detekteras."

För att mäta magnetismen hos "iskärnorna" de hade skapat i labbet, Weizmann-forskarna tog dem till hebreiska universitetet i Jerusalem, till professor Ron Shaars labb, där en känslig magnetometer installerad där kan mäta det allra minsta magnetiska moment. Teamet hittade en liten, men definitivt detekterbart magnetiskt moment som matchade de magnetiska fälten som applicerades på deras isprover.

"Jordens paleomagnetiska historia har studerats från den steniga posten; att läsa den i iskärnor kan avslöja ytterligare dimensioner, eller hjälpa till att tilldela exakta datum till de andra fynden i dessa kärnor, ", säger Aharonson. "Och vi vet att ytorna på Mars och stora isiga månar som Europa har utsatts för magnetfält. Det skulle vara spännande att leta efter magnetfältsvängningar i is som tagits från andra kroppar i vårt solsystem."

"Vi har bevisat att det är möjligt, " tillägger han. Aharonson har till och med föreslagit ett forskningsprojekt för ett framtida rymduppdrag som involverar provtagning av iskärnor på Mars, och han hoppas att denna demonstration av genomförbarheten av att mäta en sådan kärna kommer att främja överklagandet av detta förslag.