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- 재구성은 자기장의 주기적인 변동을 나타낸다.
- 자기장의 세기는 BC 1300년경에 최소값, BC 1000년경에 최대값 도달.
- 지난 4천여 년 동안 약 650년마다 발생한 준주기 변동

지구 자기장, 극성 반전이 보이지 않음
재구성은 자기장의 주기적인 변동을 나타낸다.

모든 것이 명확하다. 현재 지구 자기장의 이상 현상은 극성 반전이 임박했다는 신호가 아닐 수 있다. 연구에 따르면 지난 9천 년 동안 여러 번 매우 유사한 약화와 지역적 이상 현상이 있었기 때문이다. 이것은 지구의 자기장이 약 1,300년마다 강도가 변하는 거의 규칙적인 주기를 나타낸다. 이것이 확인되면 현재의 약세는 앞으로 300년 안에 끝날 것이다. 

▲ 지구의 자기장은 태양 폭풍과 가혹한 복사로부터 우리를 보호하는 가장 중요한 요소다.

지구의 자기장은 태양 폭풍과 가혹한 복사로부터 우리를 보호하는 가장 중요한 요소다. 그러나 지구 자기장은 이미 지구의 역사에서 혼란스러운 약한 단계와 극성 반전을 여러 번 경험했으며 때로는 기후와 생활환경에 극적인 결과를 초래했다. 이러한 극 반전은 쌍극자 필드의 감소와 거대한 취약 영역의 출현으로 종종 발표됐다. 현재 남대서양에도 이러한 자기장 이상 현상이 있으며 지구 자기장은 지난 180년 동안 10% 감소했다.

▲ 남대서양의 약한 자기장은 아프리카에서 두 번째 약세를 개발했다. 이유는 불분명하다. © N Gillet / ESA

우리는 또 다른 극성 반전에 직면하고 있을까?
지금까지 극 반전의 징후를 자기장의 일시적인 변동 및 교란과 구별하기 어렵기 때문에 이것은 논쟁이 됐다. 고고학적 도자 및 금속 샘플은 약 800년 전에 동남아시아에 지역적 이상 현상이 있었고 3천 년 전에 큰 결과 없이 자기장이 일시적으로 약화됐음을 나타낸다.

자기장 진화 재구성

이제 그러한 변동이 규칙적인 주기를 따를 수도 있다는 증거가 있다. 스웨덴 룬드 대학의 안드레아스 닐손(Andreas Nilsson)과 그의 동료들은 연구를 위해 지난 9천 년 동안의 지자기 데이터와 고고학적 자기 데이터를 평가했다. 여기에는 소성된 점토 물체, 용암 및 퇴적물이 포함되며, 이 재료는 당시의 자기장 강도와 방향을 보존하고 있다.

이 데이터에서 팀은 지구 자기장의 진화와 지구 및 지역 변화를 재구성했다. Nilsson은 "우리는 지난 9천 년 동안 자기장의 전지구적 재구성으로 서로 다른 기간과 위치의 이러한 간접 데이터를 결합하는 새로운 모델링 기술을 개발했다"라고 설명했다.

전계 강도의 준주기적 변동

결과는 지구 자기장의 흐름 변화가 고립된 경우가 아니라는 것을 확인시켜 준다. 과거에도 여러 번 매우 유사한 변동이 있었다. 이것은 자기장의 세기가 BC 1300년경에 최소값, BC 1000년경에 최대값에 이르기까지 약 3천 년 전에 특히 분명했다. 그리고 BC 700년경에 새로운 최소값으로 변동했다”라고 연구원들은 보고했다.

또한 수천 년 전부터 자기장의 반복적인 약화의 징후가 있으며, 그 진폭은 현재와 동일하다. "이러한 변동은 지난 4천여 년 동안 약 650년마다 발생한 준주기 변동의 일부다"라고 팀은 설명한다. 그 이전에는 지구의 쌍극자 장이 비슷한 변동을 보였으나 약 1,300년 동안 지속되어 약 2배의 길이를 보였다.

쌍극자의 주기적인 비대칭은 지역적 취약 영역을 생성한다.

현재 남대서양의 취약 지역과 같은 지역적 이상 현상은 지난 몇 천 년 동안 반복적으로 발생했다. 그것들은 지구의 코어와 맨틀 사이의 경계에서 난류의 흐름이 쌍극자 필드에서 동서 비대칭으로 이어질 때 발생한다. 그래서 기원전 600년 경에 있었던 것이다. 오늘날과 매우 유사한 변칙. "전반적으로, 약 1,300년마다 반복되는 편심 단계의 패턴이 있다"라고 연구자들은 설명했다.

▲ 기원전 600년 경에 이미 매우 유사한 지역적 자기장 이상 현상이 있었다. © 안드레아스 닐손

Nilsson과 그의 동료들은 이 모든 것이 현재의 변동이 임박한 극성 반전의 신호가 아니라고 믿는다. 대신, 지구의 자기장은 현재 주기적인 변동 중 하나를 다시 경험하고 있는 것 같다. 비정상적으로 빠른 극지방 이동을 포함한 현재 현상 중 일부가 아직 완전히 설명되지는 않았지만 당분간은 모든 것이 명확해졌다.

Nilsson은 "이전의 이상 현상과의 유사성을 바탕으로 남대서양 이상 현상이 향후 300년 안에 다시 사라질 것이라고 말할 수 있다"라고 설명했다. 이와 관련해 지구 쌍극자 자기장의 비대칭성이 감소하고 자기장의 세기도 회복될 것으로 예보됐다.
(미국 국립과학원 회보, 2022, doi:10.1073/pnas.2200749119)
출처: Lund University, PNAS

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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