Het magnetisch veld van de aarde beschermt onze planeet onder andere tegen straling uit de ruimte. Een ineenstorting van het aardmagnetisch veld veroorzaakte 42.000 jaar geleden wereldwijd dramatische klimaat- en milieuveranderingen. Een studie [1] documenteert voor het eerst in detail wat er gebeurde op dit keerpunt in de geschiedenis van de aarde. Elektrische stormen, extreme UV-niveaus, mondiale klimaat- en milieuveranderingen. De dramatische gebeurtenissen werden veroorzaakt door de laatste omkering van het aardmagnetisch veld tot nu toe, een zogenaamde poolsprong. Maar de meest dramatische periode was vlak voor de poolomkering – het zogenaamde “Adams-gebeuren”, toen de magnetische polen over de aarde bewogen. “We hadden eigenlijk helemaal geen magnetisch veld. Ons schild tegen kosmische straling was helemaal weg,” zegt Chris Turney, professor aan de Universiteit van New South Wales, die de situatie 42.000 jaar geleden beschrijft. Wat weten we er eigenlijk van? Zijn de gevaren van een polsstoksprong zo dramatisch als Chris Turney beschrijft?
Een gesprek met astrofysicus Dr Volker Bothmer van de Georg-August-Universität Göttingen.
Mr Bothmer, het magnetisch veld van de aarde blijft omkeren, en eigenlijk zijn we al ver voorbij de tijd voor een nieuwe poolsprong. Is zo’n sprong in de wereld aanstaande? Wat is uw oordeel?
In de afgelopen 170 jaar is de sterkte van het aardmagnetisch veld met ongeveer een tiende afgenomen en zien we een migratie van de magnetische polen. De laatste duurzame poolomkering vond ongeveer 780.000 jaar geleden plaats. Aangezien de gemiddelde periode volgens wetenschappelijke studies over de laatste miljoenen jaren ongeveer 250.000 jaar bedraagt, zou het inderdaad kunnen dat de volgende polariteitsomkering aanstaande is. Deze polariteitsomkeringen gebeuren echter niet abrupt, maar over perioden van duizenden jaren. In dit licht bezien was de bovengenoemde ineenstorting van het aardmagnetisch veld 42.000 jaar geleden zogezegd slechts een korte fase van zwakte.
De Noordpool beweegt momenteel meer dan 50 kilometer per jaar over de Poolzee, en er is een uitgesproken gat boven de Zuid-Atlantische Oceaan. Is hier een andere verklaring voor dan een bijna-poolverschuiving?
De geomagnetische polen zijn onderhevig aan voortdurende migratie omdat het magnetisch veld dat in de aarde wordt opgewekt geen statisch veld is, maar ontstaat door de rotatie van elektrisch geleidende materie die aan permanente verandering onderhevig is. De zogenaamde Zuid-Atlantische Anomalie is een gebied met een zwakker magnetisch veld op het zuidelijk halfrond van de aarde en is slechts een afwijking van een ideaal dipoolveld, waardoor de vorm van het gehele aardmagnetisch veld vrij goed kan worden weergegeven. De anomalie als zodanig is echter geen directe aanwijzing voor een op handen zijnde poolsprong.
Accepteert u de nogal tragisch beschreven, maar zeer deprimerende implicaties van de studie van Turney?
Voor mij zijn de getoonde implicaties te breed. Veel verschillende fysische verschijnselen en systemen zijn met elkaar verweven, te beginnen met de verandering van het aardmagnetisch veld, verder met het verband met de chemische samenstelling van de aardatmosfeer, de invloeden van kosmische en elektromagnetische zonnestraling en de mogelijke effecten daarvan, tot en met klimaatveranderingen. Dit lijkt me erg gekunsteld.
Is het zeker dat de poolsprong destijds een massa-uitsterving heeft veroorzaakt en dat de mensen daarna in grotten leefden om aan de UV-straling te ontsnappen?
Ik denk dat deze veronderstelling zeer riskant is, omdat zonne- en kosmische deeltjes en UV-straling van de zon voornamelijk worden afgeschermd door de luchtlagen van de aardatmosfeer. Zelfs zonder magnetische velden hebben planeten atmosferen die een dergelijke afscherming genereren; ze worden opgewekt door de inkomende zonnewind. Het magnetisch veld van de aarde speelt een ondergeschikte rol ten opzichte van de atmosfeer.
Zouden bomen een mogelijke bron van nauwkeuriger gegevens kunnen zijn, of hoe probeert men het onderwerp te benaderen?
Afgestorven boomstammen, bijvoorbeeld na vulkaanuitbarstingen, kunnen op basis van de vervaltijd van radioactieve isotopen informatie geven over de intensiteit van de inkomende straling gedurende de laatste miljoen jaar van de geschiedenis van de aarde. Daarmee kan echter niet rechtstreeks de sterkte en de richting van het aardmagnetisch veld worden bepaald. Onze huidige kennis is hoofdzakelijk gebaseerd op de studie van de magnetische eigenschappen van gesteenten die uit de oceaanbodem aan weerszijden van de midden-oceaanruggen te voorschijn komen en stollen. Met behulp van gesteentemagnetisme kunnen de magnetische oriëntatie en sterkte van het aardmagnetisch veld gedurende miljoenen jaren worden gereconstrueerd.
Wetenschappers discussiëren al enige tijd dat een dergelijke sprong nabij is. Maar ze zijn het nog steeds niet eens over de oorzaak. Hoe ziet u het?
De schommelingen en omkeringen van de polariteit van het aardmagnetisch veld zijn gebaseerd op langdurige veranderingen in stromen van elektrisch geleidende materie in het binnenste van de aarde, de processen die bekend staan als geodynamos. Ook andere planeten in het zonnestelsel vertonen dergelijke dynamoprocessen en variabele magnetische velden. Aangezien we niet te maken hebben met statische, onveranderlijke objecten, vertegenwoordigen dergelijke omkeringen van polariteit natuurlijke processen in het universum. In de afgelopen 160 miljoen jaar zijn er honderden polariteitsomkeringen geweest, dus in feite zou de volgende statistisch gezien veel te laat zijn. Maar uiteindelijk kunnen we dit niet met absolute zekerheid zeggen, d.w.z. we weten nog niet wanneer en onder welke omstandigheden de geodynamo zal “flippen”.
Mr Bothmer, bedankt voor het interview. A.T.L.
[1] https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb8677
