میدان مغناطیسی زمین ۴۲ هزار سال پیش وارونه شد و پیامدهای عظیمی داشت

براساس رادیوکربن حفظ شده در حلقه‌های درختان باستانی، چندین قرن فروپاشی اقلیمی، انقراض‌های جمعی و حتی تغییر در رفتار انسانی می‌تواند مستقیما با آخرین باری که قطب‌های میدان مغناطیسی زمین تغییر کرد، ارتباط داشته باشد. پژوهشگران این دوره را «رویداد آدامز» نامیدند که برگرفته از نام داگلاس آدامز، نویسنده‌ی داستان‌های علمی‌تخیلی است که عدد ۴۲ را پاسخ نهایی برای حیات، جهان و هر چیزی اعلام کرد. کریس ترنی، دانشمند زمین‌شناس دانشگاه نیو ساوث ولز استرالیا گفت:

برای اولین‌بار توانستیم به دقت زمان‌بندی و آثار محیطی ناشی‌از آخرین تغییر قطب مغناطیسی را مشخص کنیم. یافته‌های ما با درختان باستانی کائوری نیوزیلند که برای بیش از ۴۰ هزار سال در رسوبات حفظ شده بودند، امکان‌پذیر شد. با استفاده از این درختان باستانی توانستیم اوج سطوح رادیوکربن اتمسفری ناشی از فروپاشی میدان مغناطیسی زمین را اندازه‌گیری کنیم و زمان آن را مشخص کنیم.

آخرین دوره‌ی وارونگی مغناطیسی با عنوان «رویداد لاشامپ» شناخته می‌شود و همان چیزی که آن را گردش ژئومغناطیسی می‌نامیم. این دوره، زمانی است که قطب‌های مغناطیسی زمین قبل از بازگشت به موقعیت اصلی خود برای مدت کوتاهی جای خود را عوض کردند. رویداد لاشامپ یکی از رویدادهای میدان مغناطیسی زمین است که به‌وسیله‌ی کانی‌های فرومغناطیسی ثبت شده است و دانشمندان به‌خوبی آن را مطالعه کرده‌اند.

به گزارش ساینس‌الرت، رویداد لاشامپ حدود ۴۱ هزار سال پیش اتفاق افتاد و حدود ۸۰۰ سال ادامه داشت. اگرچه اینکه دقیقا این رویداد چه تأثیری روی حیات روی زمین داشت، مشخص نبود. بنابراین زمانی‌که دانشمندان درخت کائوری باستانی (Agathis australis) را در سال ۲۰۱۹ کشف کردند که در دوران مذکور زندگی کرده بود، از این فرصت برای کسب دانش بیشتر استفاده کردند. درختان فعالیت‌های اتمسفری را در حلقه‌های رشد سالانه‌ی خود ثبت می‌کنند. خصوصا، کربن ۱۴ یا رادیوکربن می‌تواند اطلاعات زیادی را درمورد فعالیت‌های آسمانی آشکار کند.

رادیوکربن در زمین نسبت‌به دیگر ایزوتوپ‌های طبیعی کربن، در مقادیر بسیار کمی وجود دارد. رادیوکربن در اتسمفر فوقانی زیر بمباران اشعه‌های کیهانی فضا تشکیل می‌شود. وقتی اشعه‌ها وارد اتمسفر می‌شوند، ازطریق برهم‌کنش‌ با اتم‌های نیتروژن، واکنش هسته‌ای را آغاز می‌کنند که رادیوکربن را تولید می‌کند.

ازآن‌جا که اشعه‌های کیهانی به‌طور مدام وارد فضا می‌شوند، مقادیر نسبتا ثابتی از رادیوکربن به‌طور پیوسته به زمین می‌رسد. بنابراین، افزایش رادیوکربن در حلقه‌های درختان به ما می‌گوید که در آن سال زمین درمعرض رادیوکربن بیشتری قرار گرفته است.

وقتی میدان مغناطیسی زمین ضعیف می‌شود، همان‌طور که در زمان رویداد لاشامپ رخ داد، اشعه‌های کیهانی بیشتری وارد اتمسفر می‌شوند و رادیوکربن بیشتری تولید می‌شود. براین‌اساس، دانشمندان قبلا توانسته بودند مشخص کنند که شدت میدان مغناطیسی زمین طی آن دوره‌ی ۸۰۰ ساله تا حد ۲۸ درصد حالت طبیعی خود ضعیف شده بود.

درختان کائوری به گروه پژوهشی این امکان را داد تا سال‌های منتهی به رویداد لاشامپ را مطالعه کنند. آن‌ها دریافتند که رویداد آدامز از حدود ۴۲۲۰۰ سال پیش اتفاق افتاده است و میدان مغناطیسی قبل از رویداد لاشامپ در ضعیف‌ترین نقطه‌ی خود قرار داشته است. ترنی توضیح داد: «شدت میدان مغناطیسی زمین در طول رویداد آدامز به حد صفر تا ۶ درصد شدت معمول خود رسید. ما اساسا میدان مغناطیسی نداشتیم. سپر محافظتی ما دربرابر تابش‌های کیهانی به‌کلی از بین رفته بود».

در طول این مدت، میدان مغناطیسی خورشید نیز چندین بار ضعیف شده است، زیرا خورشید نیز به‌عنوان بخشی از چرخه‌ی عادی خود وارونگی مغناطیسی را تجربه می‌کند. در این دوره‌ها شراره‌های خورشیدی و لکه‌های خورشیدی فعالیت کمتری دارند.

میدان مغناطیسی خورشید نیز تاحدودی از زمین دربرابر اشعه‌های کیهانی محافظت می‌کند، بنابراین در جریان این کمینه‌های خورشیدی، بمباران اشعه‌های کیهانی دوباره افزایش می‌یابد. این میدان مغناطیسی ضعیف می‌تواند تغییرات قابل‌توجهی را در ازون اتمسفر زمین ایجاد کند و پیامدهای جهانی قابل‌توجهی شامل طوفان‌های الکتریکی، شفق قطبی و تغییرات اقلیمی را در پی داشته باشد. ترنی گفت:

طی فرایندی که یونیزه شدن نامیده می‌شود، تابش‌های فیلترنشده از فضا ذرات هوای موجود در اتمسفر زمین را تجزیه می‌کند و الکترون‌ها را جدا کرده و نور ساطع می‌کند. هوای یونیزه‌شده لایه‌ی ازون را می‌سوزاند و موجی از تغییرات اقلیمی را در سراسر زمین آغاز می‌کند.

این رویدادها با تغییرات اقلیمی و زیست‌محیطی این زمان که در شواهد دیگری از سراسر جهان مشاهده شده است مانند انقراض اسرارآمیز جانوران بزرگ استرالیا سازگار است. عجیب آنکه رویداد مذکور همچنین با برخی از قدیمی‌ترین غارنگاره‌های ثبت‌شده‌ی انسان‌ها نیز هم زمان است و این فرضیه را پیشنهاد می‌کند که رویداد آدامز می‌تواند موجب شده باشد که انسان‌ها به فضاهایی مانند غارها پناه ببرند. پژوهشگران در مقاله‌ی خود می‌نویسند:

این تغییر رفتار ناگهانی در مناطق مختلف جهان با افزایش یا تغییر در میزان استفاده از غارها در جریان رویداد آدامز سازگار است. علت احتمالیِ استفاده‌ی بیشتر از غارها، پناه گرفتن برای محافظت از خود دربرابر افزایش اشعه ماوراء بنفش بوده است که در جریان کمینه خورشیدی به سطوح مضری رسیده بود. این رویداد احتمالا توضیح‌دهنده‌ی افزایش میزان استفاده از خاک اخرا به‌عنوان ضدآفتاب نیز است.

درحالی‌که این موضوع تاحدودی مبتنی‌بر حدس و گمان است، نشان می‌دهد وارونگی ژئومغناطیسی می‌تواند جهان را به‌طور جدی تغییر دهد. شواهد اخیر نشان داده است که در آستانه‌ی وارونگی دیگری قرار داریم. پژوهشگران می‌گویند چنین پدیده‌ای در شرایط اقلیمی حاضر می‌تواند کاملا ویرانگر باشد. ترنی گفت:

سطح کربن در اتمسفر ما در حدی است که بشر قبلا هرگز با آن رو‌به‌رو نشده است. وارونگی قطب مغناطیسی یا تغییر شدید در فعالیت خورشید شتاب‌دهنده‌ی فوق‌العاده‌ای برای تغییرات اقلیمی خواهد بود. باید انتشارات کربنی را قبل از اینکه چنین رویداد تصادفی دوباره رخ دهد، فورا کاهش دهیم.

این پژوهش در مجله‌ی Science منتشر شده است.