Den tillfälliga nedbrytningen av jordens magnetfält 42, För 000 år sedan utlöste stora klimatförändringar som ledde till globala miljöförändringar och massutrotningar, visar en ny internationell studie som leds av UNSW Sydney och South Australian Museum.

Denna dramatiska vändpunkt i jordens historia – späckad med elektriska stormar, utbredda norrsken, och kosmisk strålning – utlöstes av omkastningen av jordens magnetiska poler och förändrade solvindar.

Forskarna kallade denna riskperiod "Adams Transitional Geomagnetic Event", eller "Adams Event" för kortare - en hyllning till science fiction-författaren Douglas Adams, som skrev i The Hitchhiker's Guide to the Galaxy att "42" var svaret på livet, universum, och allting.

Resultaten publiceras idag i Vetenskap.

"För första gången någonsin, vi har kunnat exakt datera tidpunkten och miljöpåverkan från den sista magnetpolomkopplaren, " säger Chris Turney, en professor vid UNSW Science och medförfattare till studien.

"Fynden möjliggjordes med antika Nya Zeelands kauriträd, som har bevarats i sediment i över 40, 000 år.

"Med de gamla träden kunde vi mäta, och datum, ökningen i atmosfäriska radiokolhalter orsakade av kollapsen av jordens magnetfält."

Medan forskare redan visste att magnetpolerna tillfälligt vände runt 41-42, 000 år sedan (känd som "Laschamps Excursion") de visste inte exakt hur det påverkade livet på jorden – om alls.

Men forskarna kunde skapa en detaljerad tidsskala för hur jordens atmosfär förändrades under denna tid genom att analysera ringar på de gamla kauriträden.

"Kauri-träden är som Rosettastenen, hjälper oss att knyta samman uppgifter om miljöförändringar i grottor, iskärnor och torvmossar runt om i världen, " säger co-lead professor Alan Cooper, Hedersforskare vid South Australian Museum.

Forskarna jämförde den nyskapade tidsskalan med uppgifter från platser över Stilla havet och använde den i global klimatmodellering, upptäckte att tillväxten av inlandsisar och glaciärer över Nordamerika och stora förändringar i stora vindbälten och tropiska stormsystem kunde spåras tillbaka till Adams Event.

En av deras första ledtrådar var att megafauna över fastlandet Australien och Tasmanien gick igenom samtidiga utrotningar 42, 000 år sedan.

"Det här hade aldrig verkat rätt, eftersom det var långt efter att aboriginerna kom, men ungefär samtidigt som den australiensiska miljön övergick till det nuvarande torra tillståndet, " säger Prof. Cooper.

Tidningen antyder att Adams Event skulle kunna förklara många andra evolutionära mysterier, som utrotningen av neandertalarna och det plötsliga utbredda utseendet av figurativ konst i grottor runt om i världen.

"Det är den mest överraskande och viktigaste upptäckten jag någonsin varit involverad i, " säger Prof. Cooper.

Den perfekta (kosmiska) stormen

Den magnetiska nordpolen, dvs. riktningen en kompassnål pekar mot – har inte en fast plats. Den vinglar vanligtvis nära nordpolen (den nordligaste punkten på jordens axel) över tiden på grund av dynamiska rörelser i jordens kärna, precis som den magnetiska sydpolen.

Ibland, av skäl som inte är tydliga, magnetpolernas rörelser kan vara mer drastiska. Runt 41, 000-42, För 000 år sedan bytte de plats helt.

"Laschamps Excursion var sista gången magnetpolerna vände, " säger prof. Turney. "De bytte plats i cirka 800 år innan de ändrade uppfattning och bytte tillbaka igen."

Tills nu, vetenskaplig forskning har fokuserat på förändringar som hände medan de magnetiska polerna vändes om, när magnetfältet försvagades till cirka 28 procent av sin nuvarande styrka.

Men enligt teamets resultat, den mest dramatiska delen var upptakten till vändningen, när polerna vandrade över jorden.

"Jordens magnetfält sjönk till endast 0-6 procents styrka under Adams Event, " säger prof. Turney.

"Vi hade i princip inget magnetfält alls - vår kosmiska strålningssköld var helt borta."

Under magnetfältsnedbrytningen, solen upplevde flera "Grand Solar Minima" (GSM), långvariga perioder av tyst solaktivitet.

Även om en GSM innebär mindre aktivitet på solens yta, försvagningen av dess magnetiska fält kan innebära att mer rymdväder – som solutbrott och galaktiska kosmiska strålar – kan ta jordens väg.

"Ofiltrerad strålning från rymden slet isär luftpartiklar i jordens atmosfär, separerar elektroner och sänder ut ljus – en process som kallas jonisering, " säger prof. Turney.

"Den joniserade luften 'stekt' ozonskiktet, utlöser en krusning av klimatförändringar över hela världen."

In i grottorna

Bländande ljusshower skulle ha varit frekventa på himlen under Adams Event.

Aurora borealis och aurora australis, även känd som norr- och södersken, orsakas av solvindar som slår mot jordens atmosfär.

Vanligtvis begränsad till de polära norra och södra delarna av jordklotet, de färgglada sevärdheterna skulle ha varit utbredda under nedbrytningen av jordens magnetfält.

"Tidiga människor runt om i världen skulle ha sett fantastiska norrsken, skimrande slöjor och lakan över himlen, " säger Prof. Cooper.

Joniserad luft – som är en bra ledare för elektricitet – skulle också ha ökat frekvensen av elektriska stormar.

"Det måste ha verkat som slutet på dagarna, " säger Prof. Cooper.

Forskarna har en teori om att de dramatiska miljöförändringarna kan ha fått tidiga människor att söka mer skydd. Detta kan förklara det plötsliga uppkomsten av grottkonst runt om i världen, ungefär 42, 000 år sedan.

"Vi tror att de kraftiga ökningarna av UV-nivåer, särskilt under solflammor, skulle plötsligt göra grottor till mycket värdefulla skydd, " säger Prof. Cooper. "Det vanliga grottkonstmotivet med rödockra handavtryck kan signalera att det användes som solskyddsmedel, en teknik som fortfarande används av vissa grupper.

"De fantastiska bilderna som skapades i grottorna under denna tid har bevarats, medan annan konst ute i öppna områden sedan dess har urholkats, får det att se ut som att konsten plötsligt börjar 42, 000 år sedan."

Avslöja gamla ledtrådar

Dessa fynd kommer två år efter att ett särskilt viktigt gammalt kauriträd avslöjades vid Ngāwhā, Northland.

Det massiva trädet – med en stam som spänner över två och en halv meter – levde under Laschamps.

"Som andra begravda kauristockar, träet på Ngāwhā-trädet är så välbevarat att barken fortfarande sitter fast, " säger UNSW:s Dr. Jonathan Palmer, en specialist på dejting av trädringar (dendrokronologi). Dr Palmer studerade tvärsnitt av träden vid UNSW Sciences Chronos 14Carbon-Cycle Facility.

Med hjälp av radiokoldatering - en teknik för att datera forntida reliker eller händelser - spårade teamet förändringarna i radiokolhalter under den magnetiska polomkastningen. Dessa data kartlades tillsammans med trädens årliga tillväxtringar, som fungerar som en korrekt, naturlig tidsstämpel.

Den nya tidsskalan hjälpte till att avslöja bilden av denna dramatiska period i jordens historia. Teamet kunde rekonstruera kedjan av miljö- och utrotningshändelser med hjälp av klimatmodeller.

"Ju mer vi tittade på uppgifterna, ju mer allt pekade på 42, " säger prof. Turney. "Det var kusligt.

"Douglas Adams var helt klart inne på något, trots allt."

En accelerator utan dess like

Medan de magnetiska polerna ofta vandrar, vissa forskare är oroade över den nuvarande snabba rörelsen av den nordliga magnetiska polen över det norra halvklotet.

"Denna hastighet - tillsammans med försvagningen av jordens magnetfält med cirka nio procent under de senaste 170 åren - kan indikera en kommande vändning, " säger Prof. Cooper.

"Om en liknande händelse inträffade idag, konsekvenserna skulle bli enorma för det moderna samhället. Inkommande kosmisk strålning skulle förstöra våra elnät och satellitnätverk."

Prof. Turney säger att den mänskligt inducerade klimatkrisen är tillräckligt katastrofal utan att kasta stora solförändringar eller en polomkastning i mixen.

"Vår atmosfär är redan fylld med kol på nivåer som mänskligheten aldrig sett tidigare, " säger han. "En magnetisk polomkastning eller extrem förändring i solens aktivitet skulle vara oöverträffade acceleratorer för klimatförändringar.

"Vi måste snarast få ner koldioxidutsläppen innan en sådan slumpmässig händelse inträffar igen."