Mapping of the 'lithospheric magnetic field' in the Earth crust with colors indicating the varying strengh of the magnetic field in the unit Tesla (Image: ESA)

Ny model af Jordens magnetfelt viser tegn på voldsom fortid

torsdag 23 mar 17

Kontakt

Nils Olsen
Professor -afdelingsleder for Geomagnetisme
DTU Space
45 25 97 08

Ledende rolle i Swarm-missionen

DTU Space deltager i flere internationale projekter omkring måling af Jordens magnetfelt og forskning i det.

 

Blandt andet har DTU Space en ledende rolle i satellit-missionen Swarm, der fra rummet kortlægger Jordens magnetfelt med hidtil uset præcision. Swarm-missionen er et internationalt samarbejde iværksat og ledet af af den europæiske rumorganisation ESA.

 

Magnetfelt-modeller udviklet af DTU Space anvendes allerede over hele verden, blandt andet også til at søge efter olie og mineraler.

Jordens magnetfelt

Jordens magnetfelt udgør et skjold, som beskytter os mod ødelæggende, elektrisk ladede partikler fra rummet. Data fra jordmålestationer og satellitter bruges til at udvikle modeller af dette usynlige magnetskjold.

 

Langt størstedelen af magnetfeltet dannes via bevægelser i den ydre del af Jordens kerne, som består af flydende jern. Men cirka 6 procent dannes som følge af elektriske strømme i rummet rundt om Jorden, og som følge af magnetiseret klippemateriale i den øvre lithosfære, som består af jordskorpen og den øverste del af kappen (her dannes det felt,der kaldes skorpefeltet).

 

Klik her for at se en animation af det nye kort over variationer i den del af Jordens magnetfelt, der udgøres af skorpefeltet i Jordens lithosfære.

Ny forskning baseret på data fra de europæiske Swarm-satellitter afdækker detaljer i skorpefeltet - den øvre del af Jordens magnetfelt - som antyder et muligt meteornedslag i Afrika for over 540 millioner år siden og øger indsigten i fortidens polvendinger.

De europæiske Swarm-satellitter har gennem tre år hentet data, som har gjort det muligt at kortlægge den del af Jordens magnetfelt, der kaldes skorpefeltet eller ’det litosfæriske magnetfelt’ med stor detaljeringsgrad. Resultatet er et kort over dette bidrag til magnetfeltet i en opløsning, der ikke er set så høj før.

Denne lille del af Jordens magnetfelt er ganske svagt og derfor vanskeligt at måle fra rummet. Det nye kort afdækker spændende detaljer om Jordens øvre lag, som består af en mange kilometer tyk skorpe og kappe.

“Ved at kombinere Swarm-målinger med historiske data fra den tyske CHAMP-satellit og ved brug af en ny modelleringsteknik, har det været muligt at hente de små magnetiske signaler fra magnetiseringen af Jordens skorpe ud med hidtil uset nøjagtighed,” siger professor Nils Olsen fra DTU Space, som har deltaget i arbejdet med det nye kort, der netop er offentliggjort under et stort Swarm-møde i Banff, Canada.

Muligt meteornedslag i Afrika

Swarm-missionen består af tre identiske satellitter opsendt af den europæiske rumfartsorganisation ESA i 2013 for at monitorere og undersøge Jordens magnetfelt. DTU Space har deltaget fra starten og har en ledende rolle i missionen.

Størstedelen af Jordens magnetfelt dannes mere end 3.000 kilometer nede i dybet via bevægelser i det flydende jern i den ydre del af Jordens kerne. De resterende omkring seks procent - inklusive skorpefeltet - opstår delvis som følge af elektriske strømme i rummet rundt om Jorden, og delvis som følge af magnetiseret klippemateriale i den øvre litosfære, som består af jordskorpen og den øverste del af kappen.

"En magnetfeltsmodel består af to dele. Dels en der beskriver bidrag fra Jordens kerne og dens variation over tid. Dels en som beskriver skorpefeltet. Den nye model beskriver kun skorpefeltet, men den gør det med langt bedre nøjagtighed end tidligere modeller,” forklarer Nils Olsen.

Det nye kort viser variationer i dette magnetfelt, som skyldes de geologiske strukturer i Jordens skorpe.

Og her optræder en markant magnetisk anomali i Afrika omkring hovedstaden Bangui i Den Centralafrikanske Republik. Her er magnetfeltet markant skarpere og kraftigere end andre steder. Årsagen til denne afvigelse er ukendt. Men forskere mener, det kan være resultatet af et voldsomt meteornedslag for over 540 millioner år siden.

Detaljer om Jordens 'magnetiske' historie

Kortet over skorpefeltet bidrager også med mere viden om de polvendinger, der forekommer med nogle hundrede tusinde års mellemrum, hvor Nordpolen og Sydpolen bytter plads, så en kompasnål ville pege mod syd, hvor den i dag peger mod nord. Det er sket mange gange i forhistorisk tid.

"Den nye model beskriver kun skorpefeltet, men den gør det med langt bedre nøjagtighed end tidligere modeller"
Nils Olsen, professor DTU Space

Det skyldes, at magnetfeltet er under stadig forandring, og dets poler vandrer. Når der opstår ny jordskorpe som følge af vulkansk aktivitet, især på havbunden, så orienteres jern-rige mineraler i den størknende magma i retning mod magnetisk nord. Retningen fastholdes, når magmaen er afkølet og størknet.

Dermed fås et aftryk af magnetfeltet i det nydannede klippemateriale på netop det tidspunkt. De mange polvendinger i tider med vulkansk aktivitet har skabt magnetiske striber med forskellig orientering på havbunden og har dermed så at sige efterladt et arkiv over Jordens magnetiske historie.

Det nye kort giver et hidtil uset globalt overblik over disse magnetiske striber, som forbindes med tektoniske bevægelser i de plader, som udgør Jordens ydre, og som finder sted i de geologisk aktive oceanrygge.

“De magnetiske striber er vidnesbyrd om polvendinger og ved at analysere aftryk af dem på havbunden er det muligt at rekonstruere forandringer i fortidens magnetfelter. Magnetstriberne bruges også i arbejdet med at undersøge bevægelser i de tektoniske plader,” siger Dhananjay Ravat fra University of Kentucky i USA, om nytten for forskere af de nye kort.

“Kortet definerer detaljer i magnetfeltet ned til omkring 250 kilometers dybde, og det er en hjælp i arbejdet med at undersøge geologi og temperaturer i Jordens litosfære.”

Man borer ikke bare et hul

Rummet er et godt udgangspunkt for at undersøge magnetfeltet, fastslår leder af Swarm-missionen, ESA’s Rune Floberghagen:

“Vi kan ikke bare bore et hul ned i Jorden for at undersøge dens struktur, sammensætning og historie,” siger han.

“Så målingerne fra rummet er af stor værdi, eftersom de giver et skarpt globalt blik på den magnetiske struktur i vores klodes stive ydre skal.”

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.