Nieuw onderzoek suggereert dat het zeker 22.000 jaar duurde voor de omkering compleet was.

Het aardmagnetisch veld lijkt misschien heel statisch, maar niets is minder waar. Het is continu in beweging. Zo beweegt de geomagnetische noordpool zich momenteel opvallend snel richting Siberië. En geologisch onderzoek heeft zelfs uitgewezen dat het aardmagnetisch veld zich al talloze malen compleet heeft omgekeerd: gemiddeld wisselen de geomagnetische polen elke 200.000 tot 300.000 jaar van plaats. Waarom en hoe dat precies in zijn werk gaat, is echter onduidelijk. Een nieuw onderzoek kan daar wellicht meer licht op werpen. In het blad Science Advances melden onderzoekers dat ze een vrij nauwkeurig beeld hebben weten te krijgen van hoe de laatste omkering van de geomagnetische polen een slordige 773.000 jaar geleden in zijn werk ging. Én ze hebben ontdekt dat die omkering veel meer tijd in beslag nam dan gedacht; tussen het moment waarop de omkering in gang werd gezet en het moment waarop deze voltooid werd, zou zeker 22.000 jaar hebben gezeten. En daarmee duurde deze omkering tot wel enkele malen langer dan onderzoekers eerder vermoedden.

Lava
“We ontdekten dat de laatste omkering veel complexer was en veel eerder in de buitenste kern van de aarde geïnitieerd werd dan eerder werd gedacht,” vertelt onderzoeker Brad Singer desgevraagd. “We ontdekten dit door lavastromen te dateren waarvan we weten dat ze zowel veranderingen in de richting als intensiteit van het aardmagnetisch veld hebben vastgelegd.” Singer en collega’s bestudeerden in totaal zo’n 40 lavastromen in Chili, Tahiti, Hawaii, het Caribisch gebied en de Canarische eilanden. “Lavastromen leggen het magnetisch veld perfect vast. Ze herbergen namelijk veel mineralen die ijzer bevatten.” Deze magnetische mineralen nemen – wanneer de lava nog warm en vloeibaar is – de richting van het aardmagnetisch veld aan. Wanneer de lava vervolgens versteent, wordt die richting als het ware vereeuwigd. En zo kunnen oude lavastromen ons een kijkje geven in de geschiedenis van het aardmagnetisch veld. Het enige nadeel dat lavastromen in hun rol als geschiedschrijvers hebben, is dat geen enkele vulkaan continu uitbarst. Elke lavastroom vertelt dus maar een klein stukje van de langdurige geschiedenis van de omkering van de aardmagnetische polen. Daarom keken de onderzoekers onder meer ook naar Antarctische ijskernen. In die ijskernen keken ze met name naar de afzetting van beryllium, dat ontstaat wanneer kosmische straling de interactie aangaat met de atmosfeer. Wanneer het aardmagnetisch veld zich omdraait, verzwakt het en kan meer straling de atmosfeer binnengaan en wordt er dus meer beryllium geproduceerd. Zo kunnen ook ijskernen iets vertellen over veranderingen in de richting en intensiteit van het aardmagnetisch veld.


22.000 jaar
De lavastromen en ijskernen die Singer en collega’s bestudeerden, schetsen zoals gezegd een vrij complex beeld van de laatste omkering. De daadwerkelijk omkering zou relatief snel hebben plaatsgevonden, namelijk gedurende een periode van nog geen 4000 jaar. Maar deze werd voorafgegaan door een lange periode van zo’n 18.000 jaar waarin het aardmagnetisch veld zeer instabiel was en zelfs twee excursies – gedeeltelijke en tijdelijke omkeringen – doormaakte. Het betekent dat de omkering in totaal zo’n 22.000 jaar in beslag nam. Dat is behoorlijk langer dan mogelijk werd geacht; recent onderzoek suggereerde dat alle omkeringen binnen 9000 jaar voltooid werden. Dat de laatste omkering zoveel tijd in beslag nam, lijkt met het oog op die recente studies misschien verrassend. Maar Singer ziet dat anders. “Eerdere dateringen van mijn hand wezen erop dat er zo’n 795.000 jaar geleden een excursie plaatsvond. Nu hebben we veel meer data die deze excursie onderschrijven en een daaropvolgende excursie – rond 784.000 jaar geleden – aantonen. Laatstgenoemde excursie luidde een 12.000 jaar durende periode in waarin het magnetisch veld zeer onstabiel was, wat vervolgens uitmondde in een daadwerkelijke omkering van het aardmagnetisch veld, zo’n 773.000 jaar geleden.”

Toekomst
Het onderzoek van Singer en collega’s geeft niet alleen een beeld van het verleden, maar mogelijk ook een kijkje in de toekomst. Zoals gezegd draait het aardmagnetisch veld zich regelmatig – ongeveer elke 200.000 tot 300.000 jaar – om. De laatste keer dat dat gebeurde, was een slordige 773.000 jaar geleden. Je zou daaruit af kunnen leiden dat het hoog tijd is voor een nieuwe omkering van de aardmagnetische polen. Dat de magnetische noordpool momenteel hard afdwaalt en het gehele aardmagnetisch veld de laatste eeuwen zwakker is geworden, wordt door velen gezien als een teken aan de wand: de omkering kan elk moment plaatsvinden. Singer denkt niet dat het zo’n vaart zal lopen. “Er is weinig bewijs dat de huidige afname in de sterkte van het aardmagnetisch veld of de snelle verschuiving van de geomagnetische noordpool aanwijzingen zijn dat een omkering van de aardmagnetische polen ergens in de komende 2000 jaar zal plaatsvinden.” En mocht er toch een omkering in de lucht hangen, dan suggereert het laatste onderzoek van Singer in ieder geval dat we vele generaties de tijd hebben om ons aan te passen aan een tijdperk waarin het aardmagnetisch veld zeer instabiel is (zie kader).

Veranderingen in het aardmagnetisch veld zijn niet alleen zichtbaar op je kompas. “Omkeringen en excursies vinden plaats wanneer het magnetisch veld snel zwakker wordt. Aangezien het magnetisch veld de aarde beschermt tegen ultraviolette straling kan een afname in de kracht van het aardmagnetisch veld leiden tot een verhoogde blootstelling aan UV-straling, die weer kan leiden tot mutaties en bepaalde dieren en planten onder druk zet of zelfs leidt tot uitstervingen. Een zwakker magnetisch veld leidt er ook toe dat meer kosmische deeltjes de atmosfeer binnendringen en dat kan weer leiden tot verstoringen van elektronica in satellieten en communicatiesystemen die op satellieten bouwen (denk ook aan radio, tv en GPS-navigatie).”

Vervolgonderzoek zal uit moeten wijzen of de resultaten van Singer en collega’s – die dus behoorlijk afwijken van eerdere onderzoeksresultaten – stand kunnen houden. En wellicht brengt het onderzoek naar de laatste omkering van de aardmagnetische polen ons uiteindelijk bij de heilige graal: een compleet beeld van hoe en waarom de aardmagnetische polen zich omkeren én hoe we zo’n omkering dus aan kunnen zien komen.