[/rubrik]
Varför 'vänder' jordens magnetfält varje miljon år eller så? Oavsett orsak, eller orsaker, är hur det flytande järnet i jordens yttre kärna flyter – dess strömmar, dess struktur, dess långsiktiga cykler – viktigt, antingen som orsak, verkan eller lite av båda.
Huvudkomponenten i jordens fält – som definierar de magnetiska polerna – är en dipol som genereras av konvektion av smält nickel-järn i den yttre kärnan (den inre kärnan är solid, så dess roll är sekundär; kom ihåg att jordens kärna är bra över Curie-temperaturen, så järnet är inte ferromagnetiskt).
Men hur är det med den fina strukturen? Har den yttre kärnan motsvarigheten till exempelvis jordens atmosfärs jetströmmar? Ny forskning av ett team av geofysiker i Japan kastar lite ljus över dessa frågor och antyder därför vad som orsakar magnetiska polvändningar.
Om bilden: Den här bilden visar hur en imaginär partikel suspenderad i jordens ytterkärna av flytande järn tenderar att flyta i zoner även när förhållandena i geodynamo är varierande. Färgerna representerar virveln eller 'mängden rotation' som denna partikel upplever, där rött betyder positivt (öst-väst) flöde och blått betyder negativt (väst-öst) flöde. Vänster till höger visar hur flödet reagerar på ökande Rayleigh-tal, vilket är förknippat med flöde som drivs av flytkraft. Uppifrån och ned visar hur flödet reagerar på ökande vinkelhastigheter i hela geodynamosystemet.
Jetströmsvindarna som kretsar runt jordklotet och de i gasjättarnas atmosfärer (Jupiter, Saturnus, etc) är exempel på zonflöden. – Ett gemensamt drag för dessa zonflöden är att de spontant genereras i turbulenta system. Eftersom jordens yttre kärna tros vara i ett turbulent tillstånd, är det möjligt att det finns ett zonflöde i det flytande järnet i den yttre kärnan, säger Akira Kageyama vid Kobe University och kollegor i sin senaste Nature-tidning. Teamet hittade ett sekundärt flödesmönster när de modellerade geodynamo – som genererar jordens magnetfält – för att bygga en mer detaljerad bild av konvektion i jordens yttre kärna, ett sekundärt flödesmönster som består av inre arkliknande radiella plymer, omgivna av västerut. cylindriskt zonflöde.
Detta arbete utfördes med hjälp av superdatorn Earth Simulator, baserad i Japan, som erbjöd tillräcklig rumslig upplösning för att bestämma dessa sekundära effekter. Kageyama och hans team bekräftade också, med hjälp av en numerisk modell, att denna dubbelkonvektionsstruktur kan samexistera med den dominerande konvektionen som genererar nord- och sydpolen; detta är en kritisk konsistenskontroll på deras modeller, 'Vi bekräftar numeriskt att dubbelkonvektionsstrukturen med ett sådant zonflöde är stabil under ett starkt, självgenererat dipolmagnetfält', skriver de.
Denna typ av zonflöde i den yttre kärnan har inte setts i geodynamomodeller tidigare, till stor del på grund av bristen på tillräcklig upplösning i tidigare modeller. Vilken roll dessa zonflöden spelar i vändningen av jordens magnetfält är ett forskningsområde som Kageyama och hans teams resultat nu kommer att kunna eftersträvas.
Källor: Fysik värld , baserat på en artikel i numret av Nature den 11 februari 2010 . Earth Simulator hemsida