În 2008, Erez Ben-Yosef a dezvăluit o bucată de „gunoi” din epoca fierului și a dezvăluit din greșeală cea mai puternică anomalie a câmpului magnetic găsit vreodată.
Ben-Yosef, arheolog la Universitatea Tel Aviv, lucrase în sudul Iordaniei cu Ron Shaarcare analizează materialele arheologice în jurul Levantului. Shaar, geolog la Universitatea ebraică din Ierusalim, construia un record al zonei câmp magnetic.
Capata de zgură de cupru – un produs secundar de deșeuri al forjării metalelor – au găsit a înregistrat un vârf intens în Câmpul magnetic al Pământului În urmă cu aproximativ 3.000 de ani.
Când echipa lui Ben-Yosef mai întâi a descris descoperirea lormulți geofizicieni au fost sceptici, deoarece amploarea vârfului a fost fără precedent în istoria geologică. “Nu a existat niciun model care să explice un astfel de vârf”, a spus Ben-Yosef Live Science.
Înrudite: „Anomalia magnetică” majoră a descoperit adânc sub Lacul Rotorua din Noua Zeelandă
Așa că Shaar a muncit din greu pentru a le oferi mai multe dovezi. După ce au analizat și descrise probe din toată regiunea de mai bine de un deceniu, anomalia a fost acceptată de comunitatea de cercetare și a fost numită Anomalia epocii fierului levantin (LIAA). De la aproximativ 1100 la 550 î.Hr., câmpul magnetic emanat din Orientul Mijlociu a fluctuat în creșteri intense.
Shaar și Ben-Yosef foloseau o tehnică relativ nouă numită arheomagnetism. Cu această metodă, geofizicienii pot privi în particulele magnetice din interiorul materialelor arheologice, cum ar fi deșeurile metalice, olăritul și construirea pietrei pentru a recrea trecutul magnetic al Pământului.
Această tehnică are unele avantaje față de metodele tradiționale de reconstrucție a câmpului magnetic al Pământului, în special pentru studierea trecutului relativ recent.
În general, oamenii de știință studiază câmpul magnetic trecut al Pământului, uitându -se la instantanee capturate în roci în timp ce se răciau în solide. Dar formarea de roci nu se întâmplă des, așa că, în mare parte, oferă oamenilor de știință o privire asupra câmpului magnetic al Pământului sute de mii până la milioane de ani în urmă, sau după evenimente relativ rare, precum erupțiile vulcanice. Datele din câmpul magnetic trecut ne ajută să înțelegem „Geodinnamo”-motorul care generează câmpul magnetic protector al planetei noastre. Acest câmp este generat de fierul lichid care se mișcă lent în jurul miezului exterior al planeteiși această mișcare poate afecta și, la rândul lor, a fost afectată de procesele din manta, stratul mijlociu al Pământului. Deci, diferențele în câmpul magnetic indică tulburările care se plimbă adânc sub suprafața geodinamului Pământului.
“Nu putem observa în mod direct ce se întâmplă în miezul exterior al Pământului”, a spus Shaar pentru Live Science. „Singurul mod în care putem măsura indirect ceea ce se întâmplă în miez este analizând schimbările în câmpul geomagnetic”.
Știind ce a făcut câmpul magnetic în trecut ne poate ajuta să prezicem viitorul său. Și unele studii sugerează că câmpul magnetic al planetei noastre este slăbirea în timp. Câmpul magnetic ne protejează de radiații spațiale mortale, astfel încât slăbirea sa ar putea duce la o defecțiune a comunicațiilor prin satelit și, eventual crește riscul de cancer. Drept urmare, prezicerea câmpului magnetic pe baza comportamentului său trecut a devenit din ce în ce mai importantă. Dar date observaționale ale intensității câmpului magnetic a început în 1832deci este dificil să facem predicții despre viitor, dacă înțelegem slab forțele care au condus câmpul magnetic în trecut. Arheomagnetismul a început să umple aceste lacune.
Cum vedem câmpul magnetic dintr -un artefact arheologic?
Arheomagnetismul profită de harnașarea strămoșilor noștri umani a pământului din jurul lor – au început să construiască focuri, să facă cărămizi și ceramică și, în cele din urmă, să topete metale.
În fiecare dintre aceste sarcini, materialele sunt încălzite la temperaturi intense. La temperaturi suficient de ridicate, energia termică face Particulele din interiorul unui material dans. Apoi, pe măsură ce materialul este îndepărtat de la foc și se răcește, particulele sensibile magnetic din interior orientează în mod natural în direcția câmpului magnetic al Pământului, cum ar fi ace de busolă în miniatură. Ele devin „blocați” pe măsură ce materialul se întărește și vor păstra această orientare magnetică, cu excepția cazului în care materialul este încălzit din nou.
Particulele magnetice așezate într -un artefact arheologic oferă o imagine unică a câmpului magnetic la momentul în care materialul era ultima dată. Această imagine este regională, care se întinde pe o rază de aproximativ 310 mile (500 de kilometri) în jurul eșantionului – scara la care se crede că câmpul magnetic este uniform, a spus Shaar. Când eșantionul este datat cu radiocarbon sau alte tehnici, oamenii de știință pot începe să construiască o înregistrare cronologică a câmpului magnetic al unei zone.
Aceste artefacte sunt atât de utile pentru geofizicieni pentru că Câmpul magnetic al Pământului se derivă constant. De exemplu, În 2001, Polul Nord Magnetic era mai aproape de vârful nord al Canadei, dar până în 2007, se apropiase cu peste 200 de mile (320 km) mai aproape de Polul Nord Geografic. Asta pentru că doi „lobi” mari de magnetism puternicnumite patch -uri de flux, în miezul exterior de sub Canada și Siberia acționează ca pâlnii pentru câmpul magnetic, trăgându -l pe pământ. Pe măsură ce acești lobi se schimbă, se deplasează în nordul magnetic.
Și în timp ce majoritatea liniilor de câmp magnetic ale planetei merg de la nord la sud, Aproximativ 20% se diverge de aceste căiînvârtindu -se pentru a forma eddii numite anomalii magnetice.
Este vorba despre aceste anomalii pe care cercetătorii se luptă să le explice și pe care artefactele le -ar putea dezvălui.
Un câmp în creștere
Deși arheomagnetismul a existat de la Anii 1950Tehnologiile de măsurare a câmpului magnetic, precum magnetometrul, s-au îmbunătățit dramatic de atunci. Tehnicile rafinate de analiză statistică permit, de asemenea, acum o interpretare mult mai detaliată a datelor arheomagnetice.
Pentru a obține toate datele într -un singur loc și pentru a sintetiza înțelegerea noastră despre câmpul magnetic al Pământului, oamenii de știință au început să construiască o bază de date globală numită Geomagia50găzduit la Institutul pentru Magnetism Rock al Universității din Minnesota (UM). Dar, chiar dacă tehnica crește în popularitate, există multe obstacole pentru adopția pe scară largă.
“Echipamentul este destul de scump” Maxwell Browna declarat pentru Live Science și un custod al bazei de date Geomagia50. Brown a spus că Magnetometrele cele mai precise pot costa între 700.000 și 800.000 USD. „Deci există doar câteva laboratoare în [United States] care au unul dintre acestea “.
Drept urmare, aproximativ 90% din datele din baza de date Geomagia50 au venit din Europa, a spus Brown. Africa nu are un singur magnetometru disponibil pentru geofizicieni pentru eșantionarea arheomagnetică, ceea ce înseamnă că instantaneul nostru magnetic al continentului este în mare parte necompletat. În plus, nu există căi actuale pentru ca arheologul mediu să-și trimită artefactele pentru a fi eșantionate, a adăugat Ben-Yosef. Oricine fără magnetometru trebuie să înființeze un parteneriat oficial cu cineva care are unul.
Chiar dacă echipamentul este disponibil, eșantionarea necesită timp și expertiză, a spus Shaar. Măsurarea direcției câmpului poate fi uneori relativ simplă, dar înțelegerea intensității câmpului necesită mult mai multă muncă. Eșantionul trebuie încălzit și reîncălzit de 20 de ori separat, înlocuind treptat magnetizarea inițială și distrugând proba.
“Se pare că este un lucru ușor: îl punem într -un magnetometru sau un instrument și obținem rezultatele. Nu. Pentru fiecare artefact, petrecem două luni lucrând în laborator, făcând experimente și apoi obținem rezultatele. Este o procedură complicată, experimentală”, a explicat Shaar.
Această lipsă de date globale limitează înțelegerea noastră despre ceea ce a fost câmpul magnetic în istoria recentă. „Avem clar o prejudecată foarte puternică [toward Europe] în distribuția datelor, ” Monika Kortea declarat pentru Live Science, Live Science, un model geofizician și magnetic la GFZ Helmholtz Center pentru Geoștiințe GFZ din Germania. „În cazul în care avem date reduse, avem doar o imagine foarte încețoșată, o idee foarte aspră despre ceea ce se întâmplă”.
Diversitatea geografică este importantă, deoarece eșantioanele prelevate dintr -o zonă pot indica câmpul magnetic doar în acea zonă.
De exemplu, alte date similare cu vârfurile intense ale anomaliei din epoca fierului Levantin au fost observate în locuri precum China şi Coreea În jurul epocii fierului, dar nu există suficiente dovezi pentru a le confirma ca anomalii de bună credință sau pentru a spune dacă sunt legate de anomalia epocii de fier Levantin, a spus Korte.
De ce ar trebui să aflăm mai multe despre anomaliile istorice?
Descoperirea anomaliei epocii de fier Levantin a redefinit înțelegerea anterioară a puterii potențiale a câmpului, a spus Shaar. Înțelegerea cât de mult se poate schimba câmpul magnetic poate părea un efort pur abstract, dar aceste fluctuații antice pot avea implicații pentru timpurile moderne.
O altă anomalie importantă este Anomalia Atlanticului de Sud (SAA), o regiune cu câmp magnetic slăbit Acest lucru se întinde pe centrul Americii de Sud într -o fâșie care se termină lângă sudul Africii. Probabil a apărut pentru prima dată Acum 11 milioane de anicauzată de ușoară diferență de locație a axei magnetice și a axei de rotație din miezul Pământului. Deoarece câmpul magnetic este ușor de centru până la axa de rotație, câmpul se scufundă în forță Deasupra Atlanticului de Sud, deși interacțiunea câmpului cu mantaua înfiorătoare poate contribui și la anomalie.
Anomalia Atlanticului de Sud există și astăzi și a perturbat comunicările de la sateliți și de la Stația Spațială Internaționalăîntrucât câmpul magnetic slab din regiune lasă mai multe radiații din vânt solar. Studierea SAA de -a lungul istoriei sale a ajutat oamenii de știință să înțeleagă cum se schimbă câmpul nostru magnetic în timp și cum astfel de anomalii modifică probabilitatea unui inversarea câmpului magnetic, când stâlpii Pământului și sudului se întoarce.
Dar, deși oamenii de știință au o înțelegere rezonabilă a anomaliei Atlanticului de Sud, câmpul său magnetic slăbit este foarte diferit de vârfurile puternice ale anomaliei din epoca fierului Levantin, care a scăpat de geofizicieni. Și deși cercetătorii nu au identificat amploarea exactă a anomaliei, scara sa aparent mică de aproximativ 1.000 de mile (1.609 km), combinată cu vârfurile extrem de mari în câmpul magnetic, nu este ușor explicată.
Unii geomagneți au sugerat că anomalia epocii fierului levantin dezvoltat datorită unui plasture de flux îngust care s -a dezvoltat pe miezul exterior sub ecuator înainte de a se îndrepta spre nord spre Levant, contribuind potențial la alte vârfuri de intensitate înregistrate în China. Inversul lobilor mari care pun în picioare câmpul magnetic în planetă de la Polul Nord, acest plasture de flux „pozitiv” ar fi împins câmpul într -o explozie puternică. Alții au crezut că un singur patch de flux nu a călătorit, în schimb multiplu a crescut sub Levant, a izbucnit și a decăzut în loc. Totuși, nicio teorii nu poate explica de ce s -a dezvoltat patch -ul de flux în primul rând.
Cu cele mai actualizate date arheomagnetice, geomagnetist Pablo Rivera La Universitatea Complutense din Madrid a publicat o lucrare în ianuarie care a simulat atât anomalia epocii de fier Levantin, cât și anomalia Atlanticului de Sud. Modelându -și mișcarea în timp, munca sa a sugerat că Ambele anomalii pot fi influențate de un superplume Sub Africa – un blob masiv de stâncă fierbinte pe bariera dintre miez și manta care poate perturba fluxul geodinamului sub el.
Cu toate acestea, multe nu este încă necunoscută.
„Până acum, nu există o singură simulare care să descrie cu adevărat toate [magnetic] Caracteristici pe care le vedem bine “, a spus Korte Live Science.
Multe puncte de date arheomagnetice de pe tot globul sugerează că pot exista mai multe vârfuri de intensitate care ar putea ajuta la rezolvarea misterului și la crearea unei teorii unificatoare pentru a explica SAA, LIAA și alte vârfuri. În prezent, nu există suficiente date pentru a le descrie cu exactitate sau chiar a începe să le înțeleagă cauzele.
„Nu înțelegem cu adevărat ce cauzează aceste anomalii, dar sperăm să aflăm mai multe despre cum funcționează geodinamo și ce tipuri de schimbări ne putem aștepta și pentru viitorul câmp magnetic”, a spus Korte.
Această certitudine este necesară acum mai mult ca oricând, pe măsură ce mai multe comunicări ale noastre se duc în ceruri. Mai mult decât 13.500 de sateliți În prezent, Orbit Earth – o creștere dramatică de la aproximativ 3.000 în 2020. Agenția de responsabilitate guvernamentală estimează că alta 54.000 de sateliți se vor lansa până în 2030. Acești sateliți monitorizează modelele meteorologice, trimit semnale de telefon și TV și creează GPS.
Sateliții sunt, în general, protejați de radiațiile spațiale de câmpul magnetic al Pământului. Dar în locurile în care câmpul este mai slab, cum ar fi deasupra anomaliei Atlanticului de Sud, Sateliții au mai multe probleme de memorie ca bombarduri de radiații la bordul computerelor și corup date.
Completarea imaginii
În ciuda cheltuielilor și provocărilor tehnice ale arheomagnetismului, există multe inițiative pentru extinderea cantității de date. In the US, the Institute for Rock Magnetism is expanding its archaeomagnetism program to begin building a more thorough history of the magnetic field in the Midwest, hoping to build their own localized dating system using archaeomagnetism, similar to the record Shaar and his collaborators have Construit în Levant.
Interesul pentru arheomagnetism crește și pe tot globul. Primele date de arheomagnetism din Cambodgia a fost publicat în 2021 și primul model regional al câmpului magnetic al Africa Pentru trecutul recent a fost publicat în 2022.
Pe măsură ce domeniul arheomagnetismului crește, oamenii de știință pot începe să construiască o mai bună înțelegere a modului în care caracteristicile precum superplumele afectează câmpul magnetic. Ultimii 50 de ani de date au capturat „doar o imagine cu adevărat minusculă în timp”, a spus Shaar și „poate sunt mai multe [anomalies] a găsi. “