مدة استثنائية طويلة لانقلابات القطبين المغناطيسي خلال الإيوسين

عندما ينقلب درع الأرض المغناطيسي

يعمل المجال المغناطيسي للأرض كدرع غير مرئي يصد كثيراً من الإشعاع عالي الطاقة القادم من الشمس والفضاء. من وقت لآخر، ينقلب هذا الدرع فتتبادل الشمال والجنوب أماكنهما. لعقود، اعتقد العلماء أن هذه الانقلابات سريعة نسبياً، وتستغرق نحو عشرة آلاف سنة أو أقل. تبيّن في هذه الدراسة أن بعض الانقلابات القديمة، قبل نحو 40 مليون سنة خلال الإيوسين، استمرت لفترات أطول بكثير — عشرات آلاف السنين وحتى أكثر من سبعين ألف سنة — مما يطرح تساؤلات جديدة حول كيفية عمل محركنا المغناطيسي وماذا قد تعني فترات الحقل الضعيف الممتدّة للحياة على السطح.

استنطاق التاريخ المغناطيسي من قاع المحيط العميق

لجأ الباحثون إلى طين مدفون عميقاً تحت شمال الأطلسي، حُفر أثناء بعثة بحرية. تراكبت هذه الرواسب ببطء طبقة تلو الأخرى بمعدل نحو 2.4 سنتيمتر لكل ألف سنة. استوت بلورات دقيقة من معادن مغناطيسية داخل كل طبقة اتجاه مجال الأرض أثناء ترسبها، فجمّدت سجلاً لسلوك المجال عبر الزمن. بقياسات دقيقة لتغيرات كيمياء الرواسب وسطوعها، بنى الفريق جدولاً زمنياً دقيقاً للوسط الإيوسيني، بين نحو 38 و43 مليون سنة مضت. أتاح هذا ربط التحولات الطفيفة في السجل المغناطيسي بأعمار دقيقة، وهو أمر نادراً ما يكون ممكناً في عمق تاريخ الأرض.

انقلابان استغرقا وقتاً استثنائياً طويلاً

ضمن هذا العمود الرسوبي مؤرخاً بعناية، حدّد العلماء تحولين كاملين في القطبية المغناطيسية — فترات انتقل فيها المجال من حالة مستقرة إلى الحالة المعاكسة. يظهر كل تحول كامتداد طويل تهيم خلاله القطبية الظاهرة بعيداً عن أي قطب جغرافي وينخفض فيه شدة المجال. في الحدث الأول، استمر الانقلاب الاتجاهي نفسه نحو 18,000 سنة. أما الثاني فامتد لمدّة مذهلة بلغت 70,000 سنة. تُظهر القياسات أنه خلال هذه الفترات ظل المجال ضعيفاً بشكل غير عادي لعشرات الآلاف من السنين بدل أن يعود بسرعة. هذه الفترات أطول بكثير من معيار نحو 10,000 سنة المستنتج من انقلابات أحدث ومعروفة أفضل، وتُبيّن أن سلوك المجال المغناطيسي للأرض في الماضي البعيد قد يكون أكثر استدامة وتعقيداً.

رقصة فوضوية للأقطاب المغناطيسية

يكشف التدقيق أنه لم يكن الانقلاب الإيوسيني الأطول رحلة بسيطة باتجاه واحد من قطبية إلى أخرى. بل مرّ المجال بعدة مراحل: «مقدّمة» بدأ خلالها يبتعد عن حالته المعتادة، انقلاب رئيسي، ثم عدة حلقات «ارتدادية» تعافت خلالها الشدة جزئياً ثم تراجعت مجدداً قبل أن تستقر أخيراً. يشبه هذا النمط رقصة فوضوية للأقطاب المغناطيسية بدل عبور نظيف واحد لخط الاستواء المغناطيسي. لقد ألمحت سجلات انقلابات أحدث إلى سلوك معقد مماثل، لكن حالة الإيوسين تبرز لطول الفترة التي ظل فيها المجال في حالة متقلبة وضعيفة ومتجولة.

اختبار الأفكار في أرضيات افتراضية على الحاسوب

لفهم ما إذا كانت هذه الانتقالات الطويلة غير العادية استثناءات عجيبة أم جزءاً من السلوك الطبيعي، قارن الفريق نتائجهم مع نماذج حاسوبية لنواة الأرض. تحاكي هذه محاكيات «الدينامو الأرضي» حركة اللب الخارجي المنصهر الغني بالمعادن وتوليده للمجال المغناطيسي. عند تشغيلها لفترات طويلة، تنتج النماذج مئات الانقلابات القطبية. تتباين مدد الانقلابات المحاكاة على نطاق واسع وتتبع نمطاً مائلاً حيث معظمها قصير لكن بعضها طويل جداً. عند تحويل أزمنة النموذج إلى سنوات باستخدام افتراضات معقولة، تستمر أطول الانقلابات المحاكاة من نحو 30,000 إلى أكثر من 100,000 سنة — في نطاق أحداث الإيوسين الطويلة. هذا التوافق يوحي بأن التباين الكبير في مدة الانقلاب ميزة متأصلة في محرك المجال المغناطيسي، وليس طارئة في الصخور فقط.

ماذا قد تعني الحقول الضعيفة الطويلة للحياة

بالنسبة للناس على السطح، تهم شدة المجال أكثر من الموقع الدقيق للشمال المغناطيسي. خلال الانقلابات الإيوسينية الطويلة المذكورة هنا، ضعف درع الأرض لعشرات الآلاف من السنين، مما سمح لعدد أكبر من الجسيمات عالية الطاقة من الشمس والفضاء بالوصول إلى الغلاف الجوي. قد يكون مثل هذا التعرض المطوّل قد غيّر الدورات الكيميائية، وأثر على عمليات مرتبطة بالمناخ، أو وضع ضغوطاً على الكائنات الحية، كما اقترح لحقب أقدم بالقرب من فجر الحياة الحيوانية المعقدة. تُظهر هذه الدراسة أن الانقلابات المغناطيسية البطيئة والممتدة حدثت من قبل وقد تحدث مجدداً، مما يوسع فهمنا لقلب كوكبنا المضطرب وتأثيره على البيئة عبر الزمن الجيولوجي.

الاستشهاد: Yamamoto, Y., Boulila, S., Takahashi, F. et al. Extraordinarily long duration of Eocene geomagnetic polarity reversals. Commun Earth Environ 7, 180 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03205-8

الكلمات المفتاحية: انقلابات المجال المغناطيسي, المجال المغناطيسي للأرض, جيولوجيا الإيوسين, علم الحفريات المغناطيسية, نماذج الدينامو الأرضي