Een omkering van het magnetische veld 42.000 jaar geleden heeft mogelijk bijgedragen aan massa-uitstervingen

Een flip-flop van de magnetische polen van de aarde tussen 42.000 en 41.000 jaar geleden deed de sterkte van het magnetische veld kort maar dramatisch krimpen – en heeft mogelijk een cascade van milieucrises op aarde veroorzaakt, suggereert een nieuwe studie.

Met behulp van nieuwe, nauwkeurige koolstofdatering verkregen uit oude boomfossielen, correleerden de onderzoekers verschuivingen in klimaatpatronen, het uitsterven van grote zoogdieren en zelfs veranderingen in menselijk gedrag vlak voor en tijdens de Laschamps-excursie, een korte omkering van de magnetische polen die minder duurden. dan duizend jaar. Het is de eerste studie naar een directe link tussen een magnetische poolomkering en grootschalige omgevingsveranderingen, meldt het team op 19 februari Wetenschap​

Tijdens een omkering kan het beschermende magnetische veld van de aarde, dat de planeet beschermt tegen een spervuur ​​van geladen deeltjes die uit de zon stromen, kracht verliezen (SN: 28/01/19​ Dus sommige onderzoekers hebben gesuggereerd dat deze flip-flops mogelijk verband houden met uitstervingsgebeurtenissen (SN: 19/11/20​

Maar het bewijs hiervoor is ongrijpbaar gebleken. In feite “was de algemene overtuiging dat aardmagnetische veranderingen geen invloed hadden op het klimaat of iets anders”, zegt Alan Cooper, een evolutiebioloog bij BlueSky Genetics in Adelaide. Een reden voor die overtuiging is een gebrek aan precieze data voor de timing en duur van de geomagnetische gebeurtenis om te correleren met gegevens uit de omgeving, ijskern en magnetisch gesteente.

Betreed de kauriboom van Nieuw-Zeeland, een van de oudste ter wereld. In de moerassige moerassen van het land zijn de overblijfselen van kauribomen bewaard gebleven die teruggaan tot aan de Laschamps-excursie. Cooper en zijn collega’s verkregen doorsneden van vier oude bomen die uit een moeras bij Ngāwhā Springs in het noorden van Nieuw-Zeeland waren gehaald, en analyseerden ze op koolstof-14, een radioactieve vorm van koolstof. (Dit is de eerste krant die Cooper heeft geleid sinds hij was ontslagen van de Universiteit van Adelaide in december 2019 wegens wangedrag, beschuldigingen die hij heeft ontkend.)

In het bijzonder bood een enorm bewaard houtblok dat dateert van ongeveer 41.000 jaar geleden een 1700 jaar lang koolstof-14-record. Dat record onthulde grote veranderingen in koolstof-14 tijdens de periode tot en met de Laschamps-excursie, meldt het team. Dat is logisch: toenemende inkomende kosmische straling – zoals zou gebeuren bij een verzwakt magnetisch veld – produceert ook meer koolstof-14 in de atmosfeer, een koolstofsignatuur die vervolgens in de weefsels van de boom zou worden opgenomen.

Het team simuleerde hoe een verzwakt magnetisch veld atmosferische weerpatronen zou kunnen veranderen. De computeranalyse suggereerde dat de toename van geladen deeltjes die de atmosfeer binnenkomen, ook de productie van atmosferische waterstof en stikstofoxiden zou verhogen – moleculen die de neiging hebben ozon te verbruiken. Dat zou het vermogen van stratosferische ozon om de bewoners van de aarde te beschermen tegen ultraviolette straling verminderen. De atmosferische veranderingen zouden ook van invloed zijn op hoeveel zonlicht wordt geabsorbeerd in verschillende lagen in de atmosfeer, wat leidt tot grootschalige veranderingen in weerpatronen die de planeet zouden hebben afgekoeld.

Dergelijke effecten zijn mogelijk in die tijd opgetreden. Met behulp van de koolstof-14-data van de kauribomen onderzocht het team sediment, pollen en andere gegevens van voor en tijdens de Laschamps-excursie die wijzen op plotselinge afkoeling op locaties van Australië tot de Andes.

Verrassend genoeg deden de meest intense effecten zich niet voor tijdens de eigenlijke poolomkering, ontdekte het team, maar in de honderden jaren die eraan voorafgingen, van ongeveer 42.300 tot 41.600 jaar geleden. Tijdens de feitelijke omkering was het veld slechts ongeveer 28 procent zo sterk als het nu is. Maar tijdens die overgangsperiode kromp de veldsterkte tot ongeveer 6 procent van de huidige sterkte. De onderzoekers noemden dit de “Adams Transitional Geomagnetic Event” – voor Douglas Adams, auteur van The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy serie. Adams wordt vaak geassocieerd met het getal 42, waarvan in zijn boeken wordt gezegd dat het het antwoord is op ‘de ultieme vraag van het leven, het universum en alles’.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd of klimaatverandering of menselijke jagers meer verantwoordelijk waren voor uitstervingsgebeurtenissen die gigantische zoogdieren zoals wolharige mammoeten en Diprotodon, een soort supergrote Australische wombat. “Het was eigenlijk een van de drijfveren voor deze studie”, zegt co-auteur Chris Turney, een paleoklimatoloog aan de Universiteit van New South Wales in Sydney.

In een onderzoek uit 2015 door Cooper, Turney en collega’s, “merkten we dat sommige van de megafaunale uitstervingen lijken te clusteren, en we vroegen ons af waarom”, zegt Turney (SN: 23-7-15​ Een voorbeeld van zo’n cluster van Australische megafauna-uitstervingen, inclusief de ondergang van Diprotodon en de gigantische kangoeroe Procoptodon goliah, gebeurde ongeveer 42.000 jaar geleden.

Het team vergeleek de data van de magnetische gebeurtenis met eerdere gegevens van ijskernen die veranderingen in zonneactiviteit kunnen weerspiegelen. Deze gegevens suggereerden dat de zonneactiviteit op dat moment minimaal was. De combinatie van een zwak magnetisch veld en deze afname van de output van de zon rond dezelfde tijd “veroorzaakte de perfecte storm” van klimaat- en bredere milieuveranderingen, wat een grote belasting voor megafauna-populaties veroorzaakte, zegt Turney. Die factoren hebben mogelijk ook geleid tot meer concurrentie tussen megafauna en menselijke populaties, evenals met Neanderthalers, zegt hij.

Een andere mogelijke bewijslijn voor een verminderde ozonlaag: een toenemende overvloed aan rood-okerkleurige handafdrukken die door mensen zijn gemaakt in grotschilderingen, merken de onderzoekers op. Rode oker wordt verondersteld te zijn gebruikt als zonnebrandcrème (SN: 3-7-20​ Mogelijk is er tussen ongeveer 42.000 en 40.000 jaar geleden ook een toenemend gebruik van grotten geweest, mogelijk als beschutting tegen de intensere zon, rapporteren de onderzoekers.

Dit is de eerste studie die een zo breed scala aan milieugevolgen van extreme magnetische veldveranderingen in overweging neemt, zegt Monika Korte, een aardmagnetist bij het GFZ German Research Center for Geosciences in Potsdam. “De voorgestelde links lijken me denkbaar”, zegt Korte. Maar, voegt ze eraan toe, “de grootste waarde van het papier is dat het verschillende ideeën naar voren brengt die verder moeten worden onderzocht.”

Of andere magnetische omkeringen in het verleden tot soortgelijke omwentelingen hebben geleid, blijft onbekend, maar “we hopen dat de gemeenschap biologische en archeologische datasets door deze andere lens zal bekijken”, zegt Turney. Het verbeteren van de nauwkeurigheid van isotopen datering voor deze gebeurtenissen zal de sleutel zijn – en radiokoolstofdatering die is verzameld uit de Nieuw-Zeelandse kauribomen kan mogelijk helpen bij andere recente omkeringen, zoals een korte omkering, de Mono Lake Excursion genaamd, die ongeveer 34.000 jaar geleden plaatsvond. .

Welke langdurige schade aan het milieu kan zijn aangericht door veel langere omkeringgebeurtenissen die zijn opgetekend in oude gesteenten, zoals de 20.000 jaar durende omkering van Brunhes-Matuyama die 781.000 jaar geleden begon, is een zelfs nog meer prikkelende vraag, zegt Cooper. “De impact kan enorm zijn geweest.”