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l'inversion de pôle magnétique de la terre

Ancient Huts May Reveal Clues to Earth's Magnetic Pole Reversals

by Sarah Lewin, Staff Writer   |   July 28,
 
Grain Bins in Southern Africa
Grain bins much like these modern ones, photographed in southern Africa, were ritually burned down during Africa's Iron Age. The scorched ground beneath them conserved rare clues about the Earth's magnetic field.
Credit: John Tarduno/University of Rochester

The fiery demise of ancient huts in southern Africa 1,000 years ago left clues to understanding a bizarre weak spot in the Earth's magnetic field — and the role it plays in the magnetic poles' periodic reversals.

Patches of ground where huts were burned down in southern Africa contain a key mineral that recorded the magnetic field at the time of each ritual burning. Those mineral records teach researchers more about a weird, weak patch of Earth's magnetic field called the South Atlantic Anomaly and point the way toward a possible mechanism for sudden reversals of the field.

"It has long been thought reversals start at random locations, but our study suggests this may not be the case," John Tarduno, a geophysicist from the University of Rochester in New York and lead author of the paper, said in a statement. [How Earth's Magnetic Field Shielded Us from 2014 Solar Storm]

Anciennes cabanes peuvent révéler des indices sur l'inversion de pôle magnétique de la terre
par Sarah Lewin, Staff Writer | 28 juillet 2015 11:01 am ET

 

 

Tarduno told Space.com in an interview that data from the huts suggest that the strange weak patch "forms, and it decays away, and it forms, and it decays away; eventually, one might form and get really large, and then we might actually have a geomagnetic reversal."

 
Anciennes cabanes peuvent révéler des indices sur l'inversion de pôle magnétique de la terre
par Sarah Lewin, Staff Writer | 28 juillet 2015 11:01 am ET
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Bacs de grain en Afrique australe
[Épinglez-le] Bacs de grain tout comme celles-ci moderne, photographié en Afrique australe, ont rituellement brûlés durant l'âge du fer de l'Afrique. La terre brûlée sous eux conservés rares indices sur le champ magnétique terrestre.
Crédit : John Tarduno/University of Rochester
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La fougueuse disparition d'anciennes cabanes en Afrique australe il y a 1 000 ans a laissé des indices pour comprendre un point faible bizarre dans le champ magnétique terrestre et le rôle qu'elle joue dans les périodiques inversions des pôles magnétiques.

Parcelles de terrain les huttes ont été incendiées en Afrique australe contiennent un minéral essentiel qui enregistre le champ magnétique au moment de chaque gravure rituelle. Ces enregistrements minéraux enseignent chercheurs plus d'infos sur un patch bizarre, faiblesse du champ magnétique de la terre appelé l'anomalie Atlantique du Sud et montrer la voie vers un mécanisme possible de brusques retournements du champ.

« On a longtemps pensé inversions lancer au hasard emplacements, mais notre étude suggère que c'est peut-être pas le cas, » John Tarduno, un géophysicien de l'Université de Rochester à New York et auteur principal de l'étude, a déclaré dans un communiqué. [Comment champ magnétique terrestre protégée nous de tempête solaire 2014]

Tarduno dit Space.com dans une interview que les données provenant des huttes indiquent que les faibles étranges patch "formes et il se désintègre et il se forme, et il diminue Finalement, on pourrait former et obtenir vraiment grand, et alors nous pourrions avoir effectivement une inversion géomagnétique. »
Quelque chose d'étrange dans l'Atlantique Sud

 

Something strange in the South Atlantic

L'anomalie Atlantique du sud est une brèche dans le bouclier de la terre contre les radiations cosmiques, 124 miles au-dessus du sol (200 kilomètres). Il peut être l'endroit le plus dangereux dans la sphère de la terre pour lanceurs et satellites à parcourir, parce que quoi que ce soit électronique, voyageant à travers elle est vulnérable aux fortes radiations de l'espace et a tendance à mal fonctionner.

 

Même le télescope spatial ne prend aucune mesure lors du passage sur l'anomalie. C'est un domaine , au lieu de pointer vers l'extérieur, partie du champ magnétique de la terre en fait inaugure les particules énergétiques vers le bas au lieu de la repousser, affaiblissant le champ global dans la région. Et il a progressé.

 

« Certains ont émis l'hypothèse que le champ magnétique terrestre est une fuite sur la mauvaise voie à cet endroit particulier, » Rory Cottrell, géologue à l'Université de Rochester et co-auteur du nouveau papier, dit Space.com. « Une théorie est que les changements dans l'anomalie Atlantique du Sud pourraient être responsables de la diminution du champ magnétique global que nous constatons que, parce que ces patchs sont en croissance ou changeant au fil du temps. »
Champ magnétique sur l'anomalie de l'Atlantique Sud,
[Épinglez-le] Cela représente la plus faible force de champ magnétique protecteur de la terre sur l'anomalie Atlantique du Sud, recouvert de la roche du manteau chaude et dense d'une fonctionnalité sous-jacente profond ci-dessous. John Tarduno et autres chercheurs pensent que l'irrégularité ci-dessous peut causer le champ affaibli ci-dessus.
Crédit : Michael Osadciw/University of Rochester
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De nombreux chercheurs ont émis l'hypothèse que ce type d'anomalie est temporaire, causée par des changements du flux dans le noyau de fer externe, de la terre, qui génère le champ magnétique de la planète. Ces anomalies, dans l'affaiblissement du champ magnétique, peuvent porter la terre plus près à une inversion magnétique lorsque le nord magnétique et le pôle Sud sur terre permutent, réorganiser le champ magnétique au cours des 1 000 à 10 000 ans (bien que cela peut arriver plus vite). Généralement, le processus se passe tous les 200 000 à 300 000 ans, après que le champ magnétique s'affaiblit assez, mais le dernier renversement de champ magnétique s'est produite il y a 780 000 ans.

 

Les nouvelles données de la brûlure africain suggèrent que l'anomalie Atlantique du Sud appartenait à ses astuces de champ-affaiblissement mêmes plus de 1 000 ans ; Si elle est causée par quelque chose de permanent près de noyau de la terre, il pourrait jouer un rôle important dans les inversions des pôles magnétiques de la terre.
Il brûle tout en bas

 

Les enregistrements magnétiques modernes s'étendent seulement retour pendant les 150 dernières années environ, et dans ce laps de temps, les chercheurs ont vu le champ magnétique terrestre rapidement diminuer d'intensité. Mais les chercheurs ont utilisé les restes de l'âge du fer de villages africains à étendre leur point de vue encore plus loin en arrière, de A.D. 1000 à A.D. 1 850 et il ressort du dossier que l'anomalie Atlantique du Sud allait fort à cette époque, trop. [De la terre Quiz : connaissez-vous vraiment votre planète?]

 

Pendant tout ce temps, les habitants des anciens villages africains brûlerait les cabanes et les bacs de grain dans leurs villages sur une base régulière, donnent aux scientifiques des données clées et cohérentes tout au long de cette période.

 

« Ils avaient ce rituel brûler des villages, » Tarduno dit Space.com. « En particulier en période de sécheresse, la conclusion serait qu'il ait pu quelque contravention dans le village, donc la solution était d'avoir un incendie du village. » Le processus a été conçu pour nettoyer le village, leur archéologue collaborateur Thomas Huffman, de l'Université de Witwatersrand en Afrique du Sud, dit dans la déclaration.

 

À tout le moins, il a nettoyé le sol : les villages de feu seraient atteignent des températures de plus 1 800 (1 000 degrés Celsius), qui ferait fondre les composés magnétiques comme magnétite dans les sols argileux. La magnétite deviendrait réaimantées par le champ magnétique de la terre à l'instant précis qu'il refroidi, prêtes à être analysées des siècles plus tard.

The South Atlantic Anomaly is a dent in Earth's shield against cosmic radiation, 124 miles above the ground (200 kilometers). It may be the most dangerous place in the Earth's sphere for satellites and spacecraft to traverse, because anything electronic traveling through it is vulnerable to strong radiation from space and tends to malfunction.

Even the Hubble Space Telescope takes no measurements when passing over  the anomaly. It's an area where, instead of pointing outward, part of the Earth's magnetic field actually ushers energetic particles down instead of repelling them, weakening the overall field in the area. And it has been growing.

"Some have postulated that the Earth's magnetic field is leaking out the wrong way at that particular spot," Rory Cottrell, a geologist also at the University of Rochester and co-author of the new paper, told Space.com. "One theory is that changes in the South Atlantic Anomaly could be responsible for the decrease in the overall magnetic field that we're seeing, because these patches are growing or changing over time."

Magnetic Field Over the Southern Atlantic Anomaly,
This depicts the lower strength of the Earth's protective magnetic field over the Southern Atlantic Anomaly, overlaid with the hot, dense mantle rock of an underlying feature deep below. John Tarduno and other researchers think the irregularity below may cause the weakened field above.
Credit: Michael Osadciw/University of Rochester

Many researchers have speculated that this kind of anomaly is temporary, caused by changes of flow within the Earth's outer, iron core, which generates the planet's magnetic field. Such anomalies, in weakening the magnetic field, may bring the Earth closer to a magnetic reversal — when the magnetic north and south poles on Earth switch places, rearranging the magnetic field over the course of 1,000 to 10,000 years (although it can happen faster). The process generally happens every 200,000 to 300,000 years, after the magnetic field weakens enough, but the last magnetic-field reversal occurred 780,000 years ago.

The new data from the African burnings suggests that the South Atlantic Anomaly was up to its same field-weakening tricks over 1,000 years ago; if it's caused by something permanent near the Earth's core, it might play an important role in the Earth's magnetic-pole reversals.

Burn it all down

Modern magnetic records only stretch back for the past 150 years or so, and within that time frame, researchers have seen the Earth's magnetic field rapidly decrease in intensity. But the researchers used the Iron Age remnants of African villages to extend their view even further back, from A.D. 1,000 to A.D. 1,850 — and the record reveals that the South Atlantic Anomaly was going strong at that time, too. [Earth Quiz: Do You Really Know Your Planet?]

Throughout that time, the inhabitants of ancient African villages would burn down the huts and grain bins in their villages on a regular basis, giving scientists key, consistent data throughout that time period.

"They had this ritualistic burning of villages," Tarduno told Space.com. "Particularly in times of drought, the conclusion would be that there might have been some offence in the village, so the solution was to have a burning down of the village." The process was intended to cleanse the village, their collaborator archaeologist Thomas Huffman, from Witwatersrand University in South Africa, said in the statement.

At the very least, it cleansed the ground: The burning villages would reach temperatures of over 1,800 degrees Fahrenheit (1,000 degrees Celsius), which would melt the magnetic compounds like magnetite in the clay floors. The magnetite would become remagnetized by the Earth's magnetic field at the precise instant it cooled, ready to be analyzed centuries later.

 

"The hut floors are actually very good magnetic recorders," Tarduno said. "Sort of like minimagnetic observatories back in time."

Researchers had obtained very little historical data in the southern hemisphere, and none in southern Africa before these findings. The new baked-clay records revealed an eerily familiar picture of the Earth's magnetic field: Just like today, the Earth's magnetic field at the time was steadily weakening, with a focus on that same South Atlantic Anomaly. The effect did not appear to be continuous, but rather seemed to be a recurring event in that part of the globe, whose weakening power comes and goes over time.

UoSAT-2 Memory Failures Map
This chart maps the location of memory failures, in yellow, for an old satellite, UoSAT-2. They happened much more frequently as it passed through the South Atlantic Anomaly. During solar storms, objects passing through the anomaly are much more strongly affected by damaging cosmic rays.
Credit: M. A. Shea, Geophysics Directorate, Philips Laboratory

 

Digging deeper

To Tarduno's group, that consistently recurring spot of weakening suggests that a permanent feature deep below the Earth's surface may be generating the South Atlantic Anomaly and might therefore play a role in the reversal of the Earth's magnetic field.

That feature is a section of particularly hot and dense mantle rock just above the Earth's outer core. The section is 1,860 miles (3,000 km) below southern Africa and the Atlantic, and it's about as wide as the distance between New York and Paris. Scientists call it the Large Low Shear Velocity Province, and Tarduno's group suspects that its sharp boundaries might disrupt the flow of iron within the Earth's core, creating a strange, field-weakening eddy that could lead to reversals time and time again.

The researchers' model is only one of many theories about magnetic pole reversal, and they're focusing on refining the mathematics and gathering more, even earlier data from southern Africa to further track the weak spot.

"No one knows what causes reversals, and there is no agreement on whether we can ever even find convincing evidence to forecast a reversal," Ron Merrill, a geophysicist from the University of Washington, who was not involved in the study, told Space.com in an email.

While the new magnetic field records in Africa are useful in their own right, he wrote, it will take much more testing and theory to make a solid connection between the feature near the Earth's core and the magnetic field's weakening and reversal (and the long-lasting nature of the South Atlantic Anomaly).

The new research can't predict the next magnetic field reversal, but finding a connection between the ancient irregularity near the Earth's core and a weakening magnetic field would be one more step toward deciphering the incredibly complex magnetic system that protects humanity from the harsh radiation of space.

« Les étages de la hutte sont effectivement très bonnes enregistreurs magnétiques, » a déclaré Tarduno. « Un peu comme des observatoires minimagnetic dans le temps. »

Les chercheurs avaient obtenu très peu de données historiques dans l'hémisphère Sud et aucun en Afrique australe avant ces conclusions. Les nouveaux enregistrements d'argile cuite a révélé une image étrangement familier du champ magnétique de la terre : tout comme aujourd'hui, le champ magnétique terrestre à l'époque régulièrement affaiblit, en mettant l'accent sur cette même anomalie sud-atlantique. L'effet ne semble pas être continu, mais plutôt semblé être un événement récurrent dans cette partie du globe, dont la puissance affaiblissement va et vient au fil du temps.
Carte de mémoire UoSAT-2 échecs
[Épinglez-le] Ce tableau correspond à l'emplacement des défaillances de mémoire, en jaune, pour un vieux satellite UoSAT-2. Elles sont arrivées beaucoup plus fréquemment qu'il transitait par l'anomalie Atlantique du Sud. Pendant les tempêtes solaires, objets traversant l'anomalie sont beaucoup plus fortement affectées par les rayons cosmiques nocifs.
Crédit: M. A. Shea, direction de la géophysique, Philips laboratoire
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Creuser plus profondément

Groupe de Tarduno, qui toujours récurrents spot d'affaiblissement laisse entendre qu'une caractéristique permanente profond ci-dessous la surface terrestre peut générer l'anomalie Atlantique du Sud et pourrait donc jouer un rôle dans l'inversion du champ magnétique de la terre.

Cette fonctionnalité est une section de particulièrement chaud et dense du manteau rock juste au-dessus le noyau externe de la terre. La section est de 1 860 milles (3 000 km) en aval l'Afrique australe et de l'Atlantique, et c'est à peu près aussi large que la distance entre New York et Paris. Les scientifiques appellent il la Province de vitesse gros faible cisaillement et groupe soupçonne de Tarduno que ses limites nettes pourraient perturber le déroulement du fer dans le noyau de la terre, créant un remous étrange, champ-affaiblissement qui pourrait conduire à inversions maintes et maintes fois.

Modèle des chercheurs n'est qu'une des nombreuses théories sur l'inversion du pôle magnétique, et ils sont en se concentrant sur les mathématiques de raffinage et de la cueillette plus, des données encore plus tôt de l'Afrique australe pour suivre plus loin le point faible.

« Personne ne sait ce qui cause des inversions, et il n'y a pas d'accord sur la question de savoir si nous pouvons trouver jamais même des preuves convaincantes de prévoir un renversement, » Ron Merrill, un géophysicien de l'Université de Washington, qui n'a pas participé à l'étude, dit Space.com dans un e-mail.

Bien que les nouveaux enregistrements du champ magnétique en Afrique sont utiles dans leur propre droite, écrit-il, il faudra beaucoup plus de tests et de théorie pour établir une connexion solide entre la fonctionnalité près de noyau de la terre et affaiblissement du champ magnétique et l'inversion (et le caractère durable de l'anomalie Atlantique du Sud).

La nouvelle recherche ne peut pas prédire le prochain renversement de champ magnétique, mais l'existence d'un lien entre l'irrégularité antique près de noyau de la terre et un champ magnétique faiblit serait un pas de plus vers le déchiffrage du système magnétique incroyablement complex qui protège l'humanité contre le rayonnement rude de l'espace.
 
 
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28/07/2015
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