Studie viní obrácení magnetického pole Země ze změny klimatu a vyhynutí

Zemské magnetické pole pomáhá chránit život před energetickými částicemi, které by mohly dorazit z vesmíru. Marsu nyní chybí silné magnetické pole a podmínky na jeho povrchu jsou považovány za tak zničující pro život, že se předpokládá, že všechny mikroby, které by mohly obývat planetu, jsou bezpečně pod povrchem. Na Zemi magnetické pole zajišťuje, že život prospívá na povrchu.

To však není vždy pravda. Magnetické pole Země se mění, póly se pohybují a někdy se střídají místa a pole někdy oslabuje nebo účinně mizí. Pohled na tyto události však neodhalil nic zvlášť zajímavého – žádné jasné vazby na vyhynutí ani zásadní narušení životního prostředí.

Článek publikovaný včera v časopise Science poskytuje působivě přesnou historii invertování dřívějšího magnetického pole pomocí prstenů ze stromů, které umíraly desítky tisíc let. Zdá se, že vzestup souvisí se změnami klimatu. Papír však poté pokračuje ve snaze spojit tvář se vším, od události malého vyhynutí po explozi jeskynního umění našich předků. Nakonec je tato práce směsí zavedené vědy, provokativních hypotéz a nespoutaných spekulací.

Staré stromy, ale jak staré jsou?

Začneme pevnou vědou, ke které to všechno patří Kauri stromy, Jeden z výrazných druhů původem z Nového Zélandu. Tyto stromy jsou velmi velké a mají dlouhou životnost a pravidelně dosahují více než 1 000 let. Dřevo stromu často zůstává pohřbeno v bažinách, kde jsou některé exempláře staré desítky tisíc let.

Tým, který stojí za touto novou prací, je založen na objevu kauri dřeva, jehož počátky sahají do doby expedice Laschamps, období, kdy si magnetické póly krátce vyměnily místa asi před 40 000 lety. Staré stromy vyprávějí mnoho příběhů. Uhlík 14, který zadají, může poskytnout vzorku poměrně přesná data a poté jednotlivé letokruhy umožňují odvodit podmínky přítomné v jednotlivých letech. Studie dalších izotopů nalezených ve dřevě mohou poskytnout hrubé odhady všeho od sluneční aktivity po srážkové vzorce.

Tým stojící za novou prací zjistil, že datování zavedlo část jejich materiálu na místo v době Laschampsovy cesty. V té době došlo ke zvýšení množství přebytečného uhlíku 14 v uložených letokruhech, což bylo konzistentní s tím, jak se díky nižší síle magnetického pole dostalo k zemi více částic. To by obvykle stačilo k ukončení datování a omezilo to naši schopnost přesně určit přesná data letu Laschamps s minulými vzorky.

Zachycené detaily ve stromových prstencích však umožnily výzkumnému týmu korelovat jejich data s daty z jiných zdrojů, které mají s nimi spojená přesná data. Patří mezi ně roční sediment, který byl vyroben v jeskyni a který obsahoval záznamy a data uhlíku 14 poskytnuté datem izotopu thoria. Vědci mohou data přesněji uspořádat také pomocí základních záznamů o ledu, které také zachycují informace z doby Laschampsova letu.

Jakmile byly tyto záznamy spojeny, poskytly přesné načasování obrácení magnetického pole a také informace o síle magnetického pole během této doby. Kombinovaný záznam také poskytuje některé informace o převládajícím klimatu a podrobnosti o věcech, jako jsou srážky a sluneční aktivita.

Není zaseknutý v opačném směru

Záznam ukazuje, že magnetické pole začalo klesat před 42 350 lety a dosáhlo nejnižší úrovně za 41 800 let, 300 let před skutečným obrácením pólu. Slabé magnetické pole v té době tedy bylo spíše předzvěstí obrácení než efektem výměny elektrod. Kvůli načasování, které bylo soustředěno kolem 42 kilometrů, se vědci rozhodli pojmenovat Adamsovu přechodnou geomagnetickou událost podle autora Douglas Adams.

Zarovnání dat také naznačilo, že Země nebyla v té době jedinou věcí, která dělala něco neobvyklého. Izotop berylium-10 je většinou vyroben z částic kosmického záření, které ovlivňují atmosféru, takže jsou indikátorem sluneční aktivity. Je to proto, že magnetické pole slunce souvisí s jeho úrovní aktivity a toto magnetické pole by mohlo odklonit přicházející částice, které by jinak cestovaly do sluneční soustavy a mohly by ovlivnit Zemi.

Takže dvě nezávislé události fungovaly, aby umožnily více vysokoenergetickým částicím dosáhnout zemské atmosféry. Pomocí modelu atmosférické chemie vědci zjistili, že tyto částice mohou generovat chemikálie, které ničí ozon. Podle NASA Gavina Schmidta ztráty ozonu z toho nevelký Stejně jako ten, který vytvořil současnou ozonovou díru, i když se očekává, že bude distribuován poněkud odlišně, a to jak geograficky, tak sezónně.

Ztráta ozónu vede k řadě relativně subtilních dopadů na klima a mění tak arktický proudový proud a srážkové vzorce na jižní polokouli. Jedná se o výsledky omezeného počtu cyklů z jediného chemicko-klimatického modelu, takže samotní vědci uznávají, že dopad ztráty ozonu je opravdu třeba studovat pomocí dalších modelů, aby bylo možné zjistit, jaké silné jsou tyto účinky.

Avšak pomocí podpisu uhlíku 14 spojeného s Adamsovou událostí vědci identifikovali ekvivalentní časová období v některých záznamech sedimentů. Oba naznačili změny ve vzorcích atmosférické cirkulace, ke kterým došlo během události, které jsou v souladu s účinkem na klima.

Je čas spekulovat

Nové přesné načasování by obecně mělo být velmi užitečné pro jakýkoli výzkum zahrnující vzorek na zachování uhlíku 14 a datuje se zhruba do tohoto období. V tomto ohledu práce poskytuje službu poli. Potenciální souvislost s podnebím a příchodem více vysokoenergetických částic je zajímavá hypotéza, která se liší od předchozích pokusů spojit sluneční aktivitu se změnou podnebí. Zdá se, že je to nápad, o který se oplatí usilovat.

Ale pro většinu zbývajících článků vědci hledají cokoli, co se stalo zhruba před 42 000 lety, a pokoušejí se to spojit s kombinací měnících se podmínek prostředí, o nichž se domnívají, že byly způsobeny Adamsovou událostí. To zahrnuje chladnější podmínky převládající na severní polokouli, o čemž svědčí ledové expanze. S výjimkou změn v magnetickém poli trvají změny v magnetickém poli pouze několik stovek let, zatímco chladnější klima vydrží tisíce let. Museli tedy navrhnout, že Adamsova událost posunula klima za bod zlomu, což mu umožnilo udržovat svůj změněný stav i při absenci původního spouštěče. Navíc existují některé klimatické záznamy, které ukazují velmi malou změnu v době Adamsovy události.

Austrálie zažila masivní vyhynutí megafauny, které vyvrcholilo přibližně před 42 000 lety; To naznačuje souvislost s proměnnými srážkami, které Adamsova událost zřejmě způsobila na jižní polokouli. Je to zajímavý nápad, i když takové události vyhynutí obvykle trvají nějakou dobu před a po vrcholu.

Další potenciální spojení jsou velmi slabá. Moderní lidé, navzdory tomu, že byli ve Střední Asii desítky tisíc let, se v Evropě objevili v době Adamsovy události a neandertálci zanikli krátce poté. I když lze důvodně předpokládat, že tyto dvě poslední události spolu souvisejí, není jasné, proč některá z nich souvisí s převrácením magnetického pole a jakýmkoli účinkem na klima.

Toto období je rovněž svědkem nárůstu rozsahu a vývoje jeskynního umění těmito moderními lidmi. Vědci se opět snaží spojit tento růst s událostí Adamse. V jeskyních musí být více lidí, aby unikli z drsného radiačního prostředí! A kvůli tomu používali jako ochranu proti slunečnímu záření červený okr, takže měli s sebou uměleckou látku!

Pravdou je, že lidé a neandertálci v té době už z technických důvodů používali červený okr z desítek tisíc let – a obývali jeskyně po dlouhou dobu. Asi před 42 000 lety mohl být rozdíl v míře, ale nebylo to okamžité.

Jak vědci v oblasti klimatu, tak antropologové dosud vyjádřili mnoho pochybností o těchto tvrzeních, ačkoli řada z nich považovala jednotlivá tvrzení za zajímavá a stojí za to je sledovat. Skutečný test některých z těchto poznatků přijde, když vědci použijí podpis uhlíku-14 popsaný v článku k hledání dalších vzorků, které zaznamenávají změny prostředí, například v sedimentárních jádrech, ze stejného časového období. To nám dá jasnější představu o tom, zda události, ke kterým došlo ve stejnou dobu, skutečně představují druhy globálních změn, které se navrhují.

Další poznatky pravděpodobně zůstanou mimo naši schopnost vytvářet čisté testy. Není jasné, jak jsme se někdy dozvěděli o poměru používání opalovacích krémů k umění červeného okrového použití starými obyvateli nebo zda bylo v jeskyních více lidí, protože nějak cítili, že atmosféra začíná být nebezpečná. Zdá se tedy, že vědci vysílali nějaké provokativní myšlenky, které by jednoznačně neměly vliv na pole.

Jedním ze zřejmých způsobů, jak pokračovat v práci, je pozorně se podívat na další odrazy magnetického pole; Článek konkrétně zmiňuje jeden, který se stal před 35 000 lety. Ale když vědci simulovali obrácení magnetického pole bez velkého poklesu sluneční aktivity, nic se nestalo. Opravdu to vypadá, že oba budeme potřebovat, abychom viděli dalekosáhlé účinky, které vědci navrhují. Vzhledem k tomu, že šance, že se oba vyskytnou současně, se jeví jako vzdálená, není jasné, jak moc nám ostatní příklady mohou říci.

VědaDOI: 2021. 10.1126 / věda. abb8677 (O DOI).