Het is in het verleden talloze keren gebeurd en staat ons ook in de toekomst weer te wachten. Maar wanneer en wat voor gevolgen heeft dat?

Het Scientias.nl-archief zit vol met ‘pareltjes’: artikelen waar we trots op zijn, die een interessante discussie hebben losgemaakt of waarin mensen aan het woord komen met een vernieuwende en verrassende kijk op wetenschappelijk gerelateerde kwesties. Het is eigenlijk zonde dat die artikelen naarmate de tijd vordert, wat stoffig worden. En dus stoffen we er zo af en toe eentje af en plaatsen ‘m opnieuw. Dit is zo’n ‘gouwe ouwe’. Enjoy!

2018 was nog maar net begonnen of het aardmagnetisch veld zorgde al voor de nodige beroering. De geomagnetische noordpool verplaatst zich momenteel namelijk opvallend snel richting Siberië. Veel sneller dan onderzoekers verwacht hadden en dus moest het World Magnetic Model – dat het aardmagnetisch veld beschrijft en veranderingen voorspelt – halsoverkop herzien worden. Hoewel al jaren bekend is dat het aardmagnetisch veld aan verandering onderhevig is, weet de geomagnetische noordpool ons dus nog steeds te verrassen. Waar deze zich voor de jaren negentig nog met een snelheid van zo’n 15 kilometer per jaar verplaatste, gaat dat tegenwoordig met een snelheid van zo’n 55 kilometer(!) per jaar. Maar de versnelde verplaatsing van de geomagnetische noordpool is niet de enige trend die onderzoekers kunnen ontwaren. Er zijn ook aanwijzingen dat het aardmagnetisch veld over het algemeen genomen steeds zwakker wordt. En sommige mensen vermoeden dat het de opmaat is naar een tamelijk dramatische verandering: een omkering van de aardmagnetische polen. Maar wat houdt dat precies in? En staat dat echt op korte termijn te gebeuren?

Het aardmagnetisch veld
Om die vragen te kunnen beantwoorden, is het handig om eerst eens te kijken naar de manier waarop het aardmagnetisch veld tot stand komt. Het aardmagnetische veld wordt gegenereerd door de kern van onze aarde: een ijzeren bol waarvan het hart vast en de buitenste laag vloeibaar is. Dat vloeibare ijzer in de kern van onze aarde stroomt en creëert elektrische stromingen die op hun beurt weer het magnetisch veld creëren. Zo af en toe keert het magnetisch veld zich om. De magnetische noordpool verandert dan in de magnetische zuidpool en omgekeerd.

Hoe weten we dat?

Hoe weten we dat het magnetisch veld van de aarde zich de afgelopen miljoenen jaren regelmatig heeft omgedraaid? Die kennis hebben we te danken aan gesteenten die zich op de bodem van de oceaan bevinden. Ooit waren deze vloeibaar: lava, afkomstig uit de Mid-Atlantische Rug, een plek waar twee continentale platen uit elkaar bewegen. In het vloeibare gesteente zitten magnetische mineralen en deze nemen de richting van het aardmagnetisch veld aan. Wanneer de lava versteent, wordt die richting vereeuwigd. Gesteenten op de bodem van de oceaan kunnen ons dus vertellen welke richting het aardmagnetisch veld op het moment dat de steen tot stand kwam, had. Door verschillende stenen te dateren, kunnen onderzoekers de richting van het aardmagnetisch veld op verschillende momenten in de geschiedenis van onze planeet achterhalen.

In het verleden
Volgens wetenschappers is het magnetische veld van de aarde in de lange geschiedenis van onze planeet regelmatig omgekeerd. De laatste twintig miljoen jaar gebeurde het gemiddeld elke 200.000 tot 300.000 jaar. Dat is geen abrupte gebeurtenis: daar zijn honderden zoniet duizenden jaren voor nodig. Het is zeker ook geen vloeiende beweging waarmee de noordpool zuidpool wordt en omgekeerd. Magnetische velden smelten samen, duwen en trekken aan elkaar. Tijdens dit proces kunnen meerdere polen op rare breedtes ontstaan alvorens de noordpool echt zuidpool wordt.

De laatste keer
Het omdraaien van het magnetisch veld is eerder regel dan uitzondering. De laatste keer dat het magnetisch veld van de aarde zich omkeerde, was zo’n 780.000 jaar geleden. Men zou – met de kennis dat het magnetisch veld zich gemiddeld elke 300.000 jaar omkeert dan ook verwachten dat ons in de nabije toekomst weer zo’n omkering te wachten staat. Zou het binnenkort dan gaan gebeuren? Niemand weet het. Want een omkering van het magnetisch veld is nu eenmaal niet te voorspellen.

Verandering
Wat we wel zeker weten, is dat het magnetisch veld van de aarde aan het veranderen is. Dat is echter niet iets van de laatste tijd, maar een voortdurend proces. Zo vond Roald Amundsen de geomagnetische noordpool in 1904 vijftig kilometer verwijderd van het punt waar James Ross deze in 1831 aantrof. En ook gedurende de twintigste eeuw is deze geomagnetische noordpool aan het schuiven geweest: gemiddeld zo’n tien kilometer per jaar en recent gaat het dus aanzienlijk sneller. En dat is niet de enige manier waarop het magnetisch veld verandert. Ook de kracht ervan fluctueert: zo is deze sinds de negentiende eeuw met zo’n tien procent afgenomen. Sommige mensen denken dat dat erop wijst dat het magnetische veld zich binnenkort omkeert. Bij die voorspelling wordt er echter flink geëxtrapoleerd: als de trend van het afzwakkende magnetische veld doorzet, zou dit over zo’n 1500 jaar resulteren in een dipoolmoment (een kwantitatieve maat om de intensiteit van het magnetisch veld weer te geven) van nul en dan zou het gaan gebeuren. Maar veel wetenschappers willen daar niets van weten. “Het veld neemt de hele tijd in kracht toe en af,” vertelt onderzoeker Gary Glatzmaier. “We weten dit van paleomagnetische studies (onderzoeken zoals beschreven in het kader hierboven, red.).”

Recent onderzoek
Recente studies lijken de mening van Glatzmaier te onderschrijven. Zo verscheen in 2017 een onderzoek dat behoorlijk overtuigend aantoonde dat een omkering in ieder geval de komende 4000 jaar waarschijnlijk niet op de agenda staat. En vorig verscheen een interessant onderzoek dat een tweede bewijsstuk dat vaak wordt aangedragen om de voorspelling van een aanstaande omkering van de magnetische polen kracht bij te zetten, onderuit schoffelde. We hebben het dan over de South Atlantic Anomaly. Dit afwijkende gebied – gelegen op het zuidelijk halfrond – wordt vaak aangehaald als tweede aanwijzing dat een omkering van de geomagnetische polen aanstaande is. De South Atlantic Anomaly is namelijk de plek waar het aardmagnetisch veld momenteel het zwakst is. En als klap op de vuurpijl zijn er aanwijzingen dat eerdere omkeringen van het aardmagnetisch veld hier zijn begonnen. Maar het in 2018 verschenen onderzoek stelt dat de South Atlantic Anomaly helemaal niet hoeft te wijzen op een aanstaande omkering van het aardmagnetisch veld. De onderzoekers tonen namelijk aan dat het aardmagnetisch veld aldaar in de afgelopen 50.000 jaar wel vaker net zo zwak was als nu, maar zich elke keer weer hersteld heeft. “Afgaand op onze observaties van de afgelopen 50.000 jaar concluderen we dat de South Atlantic Anomaly niet geïnterpreteerd kan worden als een teken dat de omkering van de polen gaat beginnen,” stelt onderzoeker Monika Korte. Collega Richard Holme voegt toe: “In plaats daarvan suggereert ons onderzoek dat het huidige verzwakte veld zich zal herstellen.”

Afbeelding: StockSnap / Pixabay.

Doemscenario’s
Het is al met al – ondanks de veranderingen die het aardmagnetisch veld ondergaat – dus zeker niet bewezen dat er op korte termijn een omkering van de aardmagnetische polen aan zit te komen. Dat neemt echter niet weg dat het wel interessant is om eens te kijken naar de impact die zo’n omkering kan hebben. Ook daarover doen zich wilde verhalen de ronde. Een mooi voorbeeld is het verhaal dat het magnetisch veld van de aarde tijdens een omkering tijdelijk even helemaal wegvalt. In die periode zou de aarde geen enkele bescherming hebben tegen deeltjes afkomstig van de zon, zonnevlammen en plasmawolken. En zonder die bescherming zou het er slecht uitzien voor het leven op aarde. Het klinkt heel logisch, maar toch klopt er niets van. Het magnetisch veld van de aarde kan inderdaad door de tijd heen sterker en zwakker worden. Maar er is geen enkel bewijs dat het magnetisch veld ooit helemaal weg is geweest. En zelfs al zou het magnetisch veld van de aarde even heel zwak worden, dan is dat nog niet direct een probleem. Wel komt er dan iets meer zonnestraling op aarde, maar we hebben het dan zeker niet over dodelijke hoeveelheden. Bovendien is het goed om te onthouden dat het magnetisch veld niet onze enige bescherming is: ook de atmosfeer houdt veel deeltjes afkomstig van de zon tegen. Overigens is er ook helemaal geen bewijs dat een omkering van het magnetisch veld resulteert in massa-extincties. Uit paleomagnetisch onderzoek weten we immers dat veranderingen in de ontwikkeling van mensachtigen en massa-extincties niet samenvallen met een omkering van het aardmagnetisch veld.

Technologie
Wel is er een mogelijkheid dat de omkering van het aardmagnetisch veld het leven op aarde iets lastiger maakt voor ons moderne mensen. Een zwakker magnetisch veld maakt onze elektronica veel kwetsbaarder voor geladen deeltjes afkomstig van de zon. Die deeltjes kunnen zelfs als het aardmagnetisch veld behoorlijk krachtig is, grote schade aanrichten. Dat zagen we bijvoorbeeld tijdens een zonnestorm in 1859 toen telegraafsystemen in Europa en Noord-Amerika niet meer werkten en in 1989 toen een zonnestorm ervoor zorgde dat mensen in Quebec urenlang zonder stroom zaten. Stel je nu voor dat de zon die geladen deeltjes op ons afvuurt, terwijl het magnetisch veld zich omdraait en dus aanzienlijk zwakker is. Je kunt je voorstellen dat het leidt tot grote problemen in onze met technologie gevulde wereld. Satellieten kunnen uitvallen, communicatie- en navigatiesystemen vallen weg, elektriciteitsnetwerken liggen plat… De schade zou in de biljoenen euro’s kunnen lopen. “Hopelijk vindt deze gebeurtenis in de verre toekomst plaats, zodat we de tijd hebben om technologieën te ontwikkelen die de schade kunnen beperken,” aldus professor Andrew Roberts van de Australische Nationale Universiteit, die in 2018 ontdekte dat een omkering van het aardmagnetisch veld soms ook heel snel kan gaan.

Vogels
Samenvattend hoeven we dus niet bang te zijn dat het geomagnetisch veld tijdelijk helemaal verdwijnt en het leven op aarde daardoor het veld moet ruimen. Maar het kan dus wel zijn dat we enigszins terug worden geworpen in de tijd. En niet alleen moderne technologieën werken na zo’n omkering wellicht niet langer naar behoren. Ook je kompas is van de leg. Na een omkering stelt het kompas dat de magnetische zuidpool zich in het noorden bevindt. Dat is dus even omschakelen. Hetzelfde geldt voor dieren die een soort ingebouwd kompas hebben en zich met behulp van het aardmagnetisch veld oriënteren op hun omgeving en route. Maar ook dat hoeft geen onoverkomelijk probleem te zijn. Onthoud dat een omkering van het aardmagnetisch veld al snel duizenden jaren in beslag neemt. In die duizenden jaren kunnen onder meer vogels en walvissen zich van generatie op generatie aanpassen aan de verandering die gaande is.

Een omkering van de aardmagnetische polen behoort dus tot de mogelijkheden. Sterker nog: het zou gekker zijn als het niet gebeurde. Maar wanneer? Niemand die het weet. Gelukkig is het ook geen reden om ’s nachts wakker te liggen: wij gaan het waarschijnlijk niet meer meemaken en bovendien heeft de mensheid ongetwijfeld wel eens voor hetere vuren gestaan.

Wist je dat ook andere hemellichamen magnetische velden hebben? Mars heeft het bijvoorbeeld ook. Dat magnetische veld raakte trouwens helemaal de weg kwijt toen een paar jaar geleden een komeet langs kwam vliegen.