کاوش در Geodynamo

بسیاری از ما این را مسلم می دانیم که قطب نماها به سمت شمال هستند. ملوانان هزاران سال است که برای حرکت به میدان مغناطیسی زمین متکی بوده اند. پرندگان و سایر حیوانات حساس به مغناطیسی این کار را برای مدت قابل توجهی انجام داده اند. با این حال، به اندازه کافی عجیب، قطب های مغناطیسی سیارات همیشه مانند امروز جهت گیری نکرده اند.

مواد معدنی که جهت گیری های گذشته میدان مغناطیسی زمین را ثبت می کنند نشان می دهد که در طول تاریخ 4. 5 میلیارد ساله سیارات، صدها بار از شمال به جنوب و دوباره برگشته است. اما یک سوئیچ برای 780000 سال اتفاق نیفتاده است - بطور قابل توجهی بیشتر از میانگین زمان بین برگشت‌ها، حدود 250000 سال. علاوه بر این، میدان ژئومغناطیسی اولیه از زمانی که برای اولین بار در دهه 1830 اندازه گیری شد، تقریباً 10 درصد کاهش یافته است. این سرعت حدود 20 برابر سریعتر از کاهش طبیعی میدان در صورت از دست دادن منبع انرژی است. آیا این فقط یک نوسان در میدان مغناطیسی زمین است یا ممکن است معکوس دیگری در راه باشد؟

ژئوفیزیکدانان مدت‌هاست می‌دانند که منبع میدان مغناطیسی در حال نوسان در اعماق مرکز زمین قرار دارد. سیاره اصلی ما، مانند چندین جرم دیگر در منظومه شمسی، میدان مغناطیسی خود را از طریق یک دینام داخلی تولید می کند. در اصل، دینام زمین مانند ژنراتور الکتریکی آشنا عمل می کند که میدان های الکتریکی و مغناطیسی را از انرژی جنبشی قطعات متحرک خود ایجاد می کند. در یک ژنراتور، قطعات متحرک سیم پیچ های در حال چرخش هستند. در یک سیاره یا ستاره، حرکت در یک سیال رسانای الکتریکی رخ می دهد. دریای وسیعی از آهن مذاب بیش از هفت برابر حجم ماه در هسته زمین در گردش است و به اصطلاح ژئودینامو را تشکیل می دهد.

تا همین اواخر، دانشمندان برای توضیح ژئودینامو و اسرار مغناطیسی آن عمدتاً بر نظریه های ساده تکیه می کردند. با این حال، در 10 سال گذشته، محققان راه‌های جدیدی برای کشف جزئیات عملکرد ژئودینامو ایجاد کرده‌اند. ماهواره‌ها عکس‌های فوری واضحی از میدان ژئومغناطیسی در سطح زمین ارائه می‌کنند، در حالی که استراتژی‌های جدید برای شبیه‌سازی دینام‌های زمین مانند در ابررایانه‌ها و ایجاد مدل‌های فیزیکی در آزمایشگاه، مشاهدات مداری را روشن می‌کنند. این تلاش‌ها توضیح جالبی برای چگونگی برگشت‌های قطبی در گذشته و سرنخ‌هایی برای چگونگی آغاز چنین رویداد بعدی ارائه می‌دهند.

پیش از کشف چگونگی معکوس میدان مغناطیسی ، هدایت ژئودینامو را انجام می دهیم ، این کمک می کند تا در نظر بگیریم که چه چیزی ژئودینامو را هدایت می کند. تا دهه 1940 فیزیکدانان تشخیص داده بودند که سه شرط اساسی برای تولید هر میدان مغناطیسی سیاره ضروری است. حجم زیادی از مایعات با هدایت الکتریکی ، هسته بیرونی مایع غنی از آهن ، اولین مورد از این شرایط است. این لایه بحرانی یک هسته داخلی جامد از آهن تقریباً خالص را احاطه کرده و زیر 2900 کیلومتر سنگ جامد قرار دارد که مانتوی عظیم و پوسته اولتراتین قاره ها و کف اقیانوس ها را تشکیل می دهد. بار پوشاننده پوسته و گوشته ، فشارهای اصلی را به طور متوسط دو میلیون برابر بیشتر از سطح سیاره ایجاد می کند. دمای هسته به طور مشابه شدید است-حدود 5000 درجه سانتیگراد ، شبیه به دمای سطح خورشید.

این شرایط محیطی شدید مرحله ای را برای دومین نیاز دینام های سیاره ای تعیین می کند: تأمین انرژی برای جابجایی مایعات. انرژی رانندگی Geodynamo بخشی از حرارتی و جزئی شیمیایی است-هر دو باعث ایجاد شناوری در اعماق هسته بیرونی می شوند. مانند یک گلدان سوپ که روی مشعل می خورد ، هسته در پایین داغ تر از بالا است.. هنگامی که مایع به بالای هسته بیرونی می رسد ، مقداری از گرمای خود را در مانتوی پوشاننده از دست می دهد. سپس آهن مایع خنک می شود و از محیط اطراف متراکم تر می شود و غرق می شود. این فرآیند انتقال گرما از پایین به بالا از طریق افزایش مایعات و در حال غرق شدن ، همرفت حرارتی نامیده می شود-دومین وضعیت سیاره ای که برای تولید میدان مغناطیسی مورد نیاز است.

در دهه 1960 استانیسلاو براگینسکی ، اکنون در دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس ، اظهار داشت که فرار گرما از هسته فوقانی همچنین باعث می شود هسته داخلی جامد بزرگتر شود و دو منبع اضافی از شناور را برای رانندگی همرفت تولید کند. از آنجا که آهن مایع به داخل کریستال ها در قسمت بیرونی هسته داخلی جامد تبدیل می شود ، گرمای نهان به عنوان یک محصول جانبی آزاد می شود. این گرما به شناور حرارتی کمک می کند. علاوه بر این ، ترکیبات شیمیایی کمتر متراکم ، مانند سولفید آهن و اکسید آهن ، از کریستال های هسته داخلی خارج شده و از طریق هسته بیرونی بالا می روند ، همچنین باعث افزایش همرفت می شوند.

برای یک میدان مغناطیسی خود پایدار برای تحقق از یک سیاره ، یک عامل سوم ضروری است: چرخش. چرخش زمین ، از طریق اثر کوریولیس ، افزایش مایعات در داخل زمین را به همان روشی که جریان های اقیانوس و طوفان های گرمسیری را به مارپیچ های آشنا می بینیم که در تصاویر ماهواره ای آب و هوا می بینیم ، هسته می کند. در هسته ، نیروهای Coriolis مایع فراز و نشیب را در امتداد مسیرها یا مارپیچ های مانند یا مارپیچ منحرف می کنند.

این زمین دارای یک هسته بیرونی مایع غنی از آهن ، انرژی کافی برای هدایت همرفت و یک نیروی کوریولیس برای پیچاندن مایعات کنوانسیون است ، دلایل اصلی این است که ژئودینام برای میلیاردها سال خود را حفظ کرده است. اما دانشمندان برای پاسخ به سؤالات گیج کننده در مورد میدان مغناطیسی که ظهور می کند-نیاز به شواهد دیگری دارند-و چرا این امر قطبیت را با گذشت زمان تغییر می دهد.

نقشه های مغناطیسی یک کشف بزرگ در طی پنج سال گذشته کشف شده است زیرا دانشمندان امکان مقایسه نقشه های دقیق میدان ژئومغناطیسی را که 20 سال از هم جدا شده است ، مقایسه می کنند. ماهواره ای به نام MAGSAT در سال 1980 میدان ژئومغناطیسی را در بالای سطح زمین اندازه گیری کرد. یک ماهواره دوم-که از سال 1999 استفاده می کند-از سال 1999 نیز همین کار را انجام داده است [به تصویر در صفحه 33 مراجعه کنید]. این اندازه گیری های ماهواره ای تصویری از میدان مغناطیسی را به سطح مرز هسته هسته ارائه می دهد. اما به دلیل جریانهای الکتریکی قوی در هسته ، محققان نمی توانند میدان مغناطیسی بسیار پیچیده تر و شدیدتر را در داخل هسته ، که در آن نوسانات مغناطیسی سرچشمه می گیرد ، تصویر کنند. با وجود محدودیت های ذاتی ، چندین مشاهدات قابل توجه از این تلاش ها بیرون آمد ، از جمله نکات مربوط به شروع احتمالی وارونگی قطبیت جدید.

اگرچه ژئودینام یک میدان مغناطیسی بسیار شدید تولید می کند ، تنها حدود 1 درصد از انرژی مغناطیسی این میدان در خارج از هسته گسترش می یابد. هنگامی که در سطح اندازه گیری می شود ، ساختار غالب این میدان به صورت قطبی نامیده می شود که بیشتر اوقات تقریباً با محور چرخش زمین هماهنگ است. مانند یک آهنربای نوار ساده ، این مزارع شار مغناطیسی اولیه از هسته در نیمکره جنوبی و پایین به سمت هسته در نیمکره شمالی هدایت می شود.(سوزن های قطب نما به قطب جغرافیایی شمالی زمین اشاره می کنند زیرا قطب های مغناطیسی جنوبی در نزدیکی آن قرار دارد.) اما مأموریت های ماهواره ای نشان داد که این شار به طور مساوی در سراسر جهان توزیع نمی شود. در عوض ، بیشتر مزارع دو قطبی شدت کلی در زیر آمریکای شمالی ، سیبری و سواحل قطب جنوب سرچشمه می گیرند.

Ulrich R. Christensen از موسسه Max Planck برای تحقیقات منظومه شمسی در Katlenburg-Lindau ، آلمان ، گمان می کند که این تکه های بزرگ هزاران سال می آیند و می روند و ناشی از الگوی همیشه در حال تحول همرفت در هسته است. آیا ممکن است یک پدیده مشابه علت وارونگی دو قطبی باشد؟شواهد حاصل از زمین شناسی rec-ord نشان می دهد که معکوس های گذشته در دوره های نسبتاً کوتاه ، تقریباً 4000 تا 10،000 سال رخ داده است. در صورت خاموش شدن ژئودینامو ، این قطب حدود 100000 سال به تنهایی ناپدید می شود. چنین انتقال سریع حاکی از آن است که نوعی بی ثباتی ضمن ایجاد قطبیت جدید ، قطبیت اصلی را از بین می برد.

در مورد معکوس های فردی ، این بی ثباتی مرموز احتمالاً نوعی تغییر هرج و مرج در ساختار جریان است که فقط گاهی اوقات موفق به معکوس کردن قطب جهانی می شود. دانشمندان زمین شناسی که سوابق دیرینه ای را مطالعه می کنند ، مانند لیزا تاوکس از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو ، دریافتند که نوسانات شدت دو قطبی متداول است اما وارونگی ها نادر هستند. دوره های بین معکوس ها از ده ها هزار تا ده ها میلیون سال متفاوت است [به تصویر در صفحه 35 مراجعه کنید].

هنگامی که گروه دیگری نقشه های ماهواره ای MAGSAT و Oersted را تجزیه و تحلیل کردند ، علائم تغییر القا کننده معکوس احتمالی به وجود آمد. Gauthier Hulot و همکارانش در انستیتوی ژئوفیزیکی در پاریس متوجه شدند که تغییرات پایدار میدان ژئومغناطیسی از مکانهایی در مرز کاشته شده هسته است که جهت شار آن مخالف آنچه برای آن نیمکره طبیعی است ، است. بزرگترین این تکه های شار به اصطلاح معکوس از زیر نوک جنوبی آفریقا به سمت غرب تا نوک جنوبی آمریکای جنوبی امتداد دارد. در این پچ ، شار مغناطیسی به سمت داخل ، به سمت هسته است ، در حالی که بیشتر شار در نیمکره جنوبی به بیرون است.

تولید پچ یکی از مهمترین نتیجه گیری هایی که محققان با مقایسه اندازه گیری های مغناطیسی اخیر با آن از سال 1980 به دست آوردند این بود که تکه های شار معکوس جدید همچنان در مرز هسته اصلی ، در زیر ساحل شرقی آمریکای شمالی و قطب شمال شکل می گیرد. مثال. علاوه بر این ، تکه های قدیمی رشد کرده و کمی به سمت قطب ها حرکت کرده اند. در اواخر دهه 1980 دیوید گوبینز از دانشگاه لیدز در انگلیس-با استفاده از Cruder ، نقشه های قدیمی تر از میدان مغناطیسی-توجه داشت که تکثیر ، رشد و مهاجرت قطبی این تکه های شار معکوس ، کاهش تاریخی دو قطبی را به خود اختصاص می دهد.

چنین مشاهداتی را می توان با استفاده از مفهوم خطوط مغناطیسی نیرو از نظر جسمی توضیح داد (در واقعیت ، این میدان در فضا مداوم است). ما می توانیم از این خطوط زور به عنوان "یخ زده" در هسته آهن سیال فکر کنیم تا آنها تمایل به پیروی از حرکت آن داشته باشند ، مانند رشته ای از چرخش رنگ در یک لیوان آب هنگام هم زدن. در هسته زمین ، به دلیل اثر کوریولیس ، لبه ها و گردابهای موجود در خطوط مغناطیسی زور مایع به بسته هایی که تا حدودی شبیه شمع اسپاگتی هستند. هر پیچ و تاب خطوط بیشتری از نیرو را به هسته بسته می کند و در نتیجه انرژی در میدان مغناطیسی افزایش می یابد.(اگر این فرآیند بدون بررسی ادامه یابد ، میدان مغناطیسی به طور نامحدودی قوی تر می شود. اما مقاومت الکتریکی تمایل به پراکندگی و صاف کردن پیچ و تاب در خطوط میدان مغناطیسی به اندازه کافی برای سرکوب رشد فراری میدان مغناطیسی بدون کشتن دینام است).

تکه های شار مغناطیسی شدید ، چه نرمال و چه معکوس ، در مرز هسته اصلی شکل می گیرند ، هنگامی که لبه ها و گردابها با میدان های مغناطیسی شرقی-غرب ، که به عنوان توروئیدی توصیف می شوند ، در هسته غوطه ور می شوند. این حرکات مایع آشفته می تواند خطوط میدان توروئیدی را به حلقه هایی به نام مزارع poloidal ، که دارای جهت گیری شمال و جنوب هستند ، خم کرده و پیچانده و پیچ خورده باشد. گاهی اوقات خم شدن ناشی از افزایش مایعات در یک فراز و نشیب است. اگر به اندازه کافی قوی باشد ، قسمت بالای حلقه poloidal از هسته خارج می شود [کادر زیر را ببینید]. این اخراج یک جفت تکه شار ایجاد می کند که در آن انتهای حلقه از مرز هسته اصلی عبور می کند. یکی از این تکه ها به طور معمول شار (در همان جهت با میدان کلی دو قطبی در آن نیمکره) است. دیگری دارای شار برعکس یا معکوس است.

هنگامی که پیچ و تاب باعث می شود که پچ شار معکوس نسبت به تکه شار معمولی به قطب جغرافیایی نزدیکتر شود ، نتیجه تضعیف قطر است که نسبت به تغییرات در نزدیکی قطب های آن حساس ترین است. در واقع ، این وضعیت فعلی را با وصله شار معکوس در زیر نوک جنوبی آفریقا توصیف می کند. برای اینکه یک معکوس قطبیت در سطح سیاره واقعی رخ دهد ، چنین لکه شار معکوس رشد می کند و کل منطقه قطبی را درگیر می کند. در عین حال ، تغییر مشابه در قطبیت مغناطیسی کلی منطقه در نزدیکی قطب جغرافیایی دیگر اتفاق می افتد.

شبیه سازی های ابر رایانه ای برای بررسی بیشتر چگونگی توسعه تکه های شار معکوس و چگونگی نشان دادن آنها ممکن است شروع وارونگی قطبی بعدی را نشان دهد ، محققان ژئودینام را در ابر رایانه ها و آزمایشگاه ها شبیه سازی می کنند. دوره مدرن شبیه سازی دینام رایانه در سال 1995 آغاز شد ، هنگامی که سه گروه-آکیرا Kageyama ، اکنون از Jamstec ، و همکارانش. پل اچ رابرتز از UCLA و یکی از ما (Glatzmaier) ؛و کریستوفر A. جونز از دانشگاه اکستر در انگلیس و همکارانش-به طور مستقل شبیه سازی های عددی را ایجاد کردند که زمینه های مغناطیسی شبیه میدان مغناطیسی در سطح زمین ایجاد می کردند. از آن زمان ، شبیه سازی ها به نمایندگی از صدها هزار سال نشان داده اند که چگونه همرفت می تواند در واقع تکه هایی از شار مغناطیسی معکوس در مرز هسته هسته تولید کند-درست مانند مواردی که در تصاویر ماهواره دیده می شود. این تکه ها در شبیه سازی های رایانه ای می آیند و می روند ، اما گاهی اوقات آنها به وارونهای دو قطبی مغناطیسی خود به خود منجر می شوند.

معکوس های قطبی تولید شده توسط رایانه ، اولین نگاه اجمالی را از چگونگی سرچشمه و پیشرفت چنین سوئیچ ها به محققان ارائه می دهد [به صفحه 34 مراجعه کنید]. یک شبیه سازی سه بعدی-که باید روزانه 12 ساعت در روز برای بیش از یک سال اجرا شود تا 300000 سال را شبیه سازی کند-شروع یک وارونگی را به عنوان کاهش شدت میدان دو قطبی انجام می داد. چندین تکه از شار مغناطیسی معکوس ، مانند آنهایی که اکنون در مرز هسته اصلی تشکیل شده اند ، سپس شروع به ظاهر شدن کردند. اما به جای خاموش کردن میدان مغناطیسی به طور کامل ، تکه های شار معکوس یک میدان ضعیف با ترکیبی پیچیده از قطب ها در طول انتقال ایجاد کردند.

با مشاهده در سطح مدل زمین ، واژگونی دو قطبی هنگامی اتفاق می افتد که تکه های شار معکوس شروع به تسلط بر قطبیت اصلی در مرز هسته اصلی می کنند. درمجموع ، حدود 9000 سال طول کشید تا قطبیت قدیمی از بین برود و قطبیت جدید در کل هسته نگه داشته شود.

آنچه ممکن است بر اساس بخشی از این موفقیت ها گم شود، مدل های دینام کامپیوتر به سرعت در حال گسترش هستند. در آخرین شمارش، بیش از دوازده گروه در سراسر جهان از آنها برای کمک به درک میدان های مغناطیسی که در اجرام در سراسر منظومه شمسی و فراتر از آن رخ می دهد استفاده می کردند. اما مدل های ژئودینامو چقدر دینام را همانطور که در زمین وجود دارد به خوبی ثبت می کنند؟حقیقت این است که هیچ کس به طور قطعی نمی داند.

هیچ مدل دینام کامپیوتری هنوز طیف گسترده ای از تلاطم را که در فضای داخلی سیاره وجود دارد شبیه سازی نکرده است، در درجه اول به این دلیل که ابررایانه های موازی عظیم هنوز به اندازه کافی سریع نیستند که بتوانند تلاطم مغناطیسی را با پارامترهای فیزیکی واقعی در سه بعدی شبیه سازی کنند. کوچک‌ترین گرداب‌ها و گرداب‌های متلاطم در هسته زمین که میدان مغناطیسی را می‌پیچانند، احتمالاً در مقیاسی از متر تا ده‌ها متر رخ می‌دهند، بسیار کمتر از آنچه می‌توان با مدل‌های ژئودینامو جهانی کنونی در ابررایانه‌های فعلی حل کرد. این بدان معناست که تمام مدل‌های کامپیوتری سه بعدی ژئودینامو تاکنون، جریان ساده و در مقیاس بزرگ همرفت آرام را شبیه‌سازی کرده‌اند، شبیه به روغن معدنی داغ که از طریق یک لامپ گدازه‌ای بالا می‌آید.

برای شبیه‌سازی اثرات آشفتگی در مدل‌های آرام، محققین از مقادیر غیرواقعی بزرگ برای ویسکوزیته سیال استفاده کرده‌اند. برای دستیابی به تلاطم واقعی در یک مدل کامپیوتری، محققان باید به یک دید دو بعدی متوسل شوند. معامله این است که جریان دوبعدی نمی تواند یک دینام را حفظ کند. با این حال، این مدل‌ها نشان می‌دهند که جریان‌های آرامی که در شبیه‌سازی‌های ژئودینامو فعلی مشاهده می‌شوند، بسیار نرم‌تر و ساده‌تر از جریان‌های آشفته‌ای هستند که به احتمال زیاد در هسته زمین وجود دارند.

احتمالاً مهم‌ترین تفاوت در مسیرهایی است که سیال هنگام بالا آمدن از هسته طی می‌کند. در شبیه‌سازی‌های همرفت ساده، ستون‌های بزرگ از پایین هسته به بالا کشیده می‌شوند. از سوی دیگر، در مدل‌های آشفته 2 بعدی، همرفت با چندین ستون و گرداب‌های مقیاس کوچک مشخص می‌شود که در نزدیکی مرزهای بالایی و پایینی هسته جدا می‌شوند و سپس در قسمت اصلی ناحیه همرفت برهم‌کنش می‌کنند.

چنین تفاوت هایی در الگوهای جریان سیال می تواند تأثیر زیادی در ساختار میدان مغناطیسی زمین داشته باشد و زمان ایجاد تغییرات مختلف. به همین دلیل محققان با جدیت نسل بعدی مدل های 3 بعدی را دنبال می کنند. روزی ، شاید یک دهه از این پس ، پیشرفت در سرعت پردازش رایانه امکان تولید شبیه سازی دینام به شدت آشفته را امکان پذیر می کند. تا آن زمان ، ما امیدواریم که اکنون از آزمایشات دینام آزمایشگاهی در حال انجام است.

دینام های آزمایشگاهی یک روش خوب برای بهبود درک ژئودینام ، مقایسه دینام های رایانه ای (که فاقد تلاطم) با دینام های آزمایشگاهی (که فاقد همرفت هستند) است. دانشمندان برای اولین بار در دهه 1960 امکان سنجی دینام های مقیاس آزمایشگاه را نشان داده بودند ، اما راه موفقیت طولانی بود. تفاوت گسترده در اندازه بین دستگاه آزمایشگاهی و هسته واقعی یک سیاره یک عامل حیاتی بود. یک دینام سیال خود پایدار نیاز دارد که یک پارامتر بدون بعد خاص ، به نام شماره رینولدز مغناطیسی ، از حداقل مقدار عددی ، تقریباً 10 باشد.

هسته زمین دارای تعداد بزرگ مغناطیسی رینولدز است ، احتمالاً حدود 1000 ، در درجه اول به دلیل داشتن یک بعد خطی بزرگ (شعاع هسته در حدود 3،485 کیلومتر است). به عبارت ساده ، ایجاد یک عدد بزرگ رینولدز مغناطیسی در حجم های کوچک مایعات بسیار دشوار است ، مگر اینکه بتوانید مایع را با سرعت بسیار بالا حرکت دهید.

رویای چند ساله برای تولید یک میدان مغناطیسی خود به خود در یک دینام سیال آزمایشگاهی برای اولین بار در سال 2000 محقق شد ، هنگامی که دو گروه-یکی به رهبری آنگریس گیلیت از دانشگاه لتونی و یکی توسط رابرت استیگلیتز و اولریش مولر از مرکز تحقیقات کارلسروههو Fritz Busse از دانشگاه Bayreuth ، هر دو در آلمان-به طور مستقل در حجم زیادی از سدیم مایع به خود تولید می شود.(سدیم مایع به دلیل هدایت الکتریکی بالا و نقطه ذوب کم مورد استفاده قرار گرفت.) هر دو گروه راه هایی برای دستیابی به جریان سیال با سرعت بالا در سیستم لوله های مارپیچ یک تا دو متری پیدا کردند که منجر به شماره مهم رینولدز مغناطیسی شداز حدود 10

این نتایج تجربی از این تئوری پشتیبانی می کند ، که وقتی ایده های نظری خود را در مورد دیناموس به زمین و سایر سیارات اعمال می کنیم ، اعتماد به نفس را به ما می دهد. در آزمایشگاه های سراسر جهان-در دانشگاه گرنوبل در فرانسه ، دانشگاه مریلند ، دانشگاه ویسکانسین مادیسون و انستیتوی معدن و فناوری نیومکزیکو-دانشمندان دانشمندان در حال توسعه نسل بعدی دیناموس آزمایشگاه هستند. برای شبیه سازی بهتر هندسه مانند زمین ، این آزمایشات سدیم مایع را در داخل محفظه های کروی عظیم-بزرگترین قطر تقریباً سه متر-هم زده می کند.

علاوه بر برنامه های در حال انجام برای دینام های آزمایشگاهی واقع بینانه تر و شبیه سازی های رایانه ای 3 بعدی ، قهرمان ماهواره ای بین المللی (کوتاه برای بارگیری مینی ماهواره به چالش کشیده) در حال ترسیم میدان ژئومغناطیسی با دقت کافی برای اندازه گیری مستقیم تغییرات آن در مرز هسته اصلی در زمان واقعی است. محققان پیش بینی می کنند که این ماهواره در طول مأموریت پنج ساله خود تصویری مداوم از میدان ژئومغناطیسی را ارائه می دهد و به آنها امکان می دهد تا شاهد رشد مداوم تکه های شار معکوس و همچنین سرنخ های دیگر در مورد چگونگی کاهش میدان دو قطبی باشند.

ما انتظار داریم که ترکیبی از این سه رویکرد جدید-مشاهدات ماهواره ای ، شبیه سازی رایانه و آزمایش های آزمایشگاهی-در یک یا دو دهه آینده اتفاق بیفتد. با تصویری کامل تر از ژئودینام فوق العاده ، ما می آموزیم که آیا ایده های فعلی ما در مورد میدان مغناطیسی و معکوس های آن در مسیر صحیح قرار دارند.

نویسنده گری A. Glatzmaier و پیتر اولسون مدلهای رایانه ای را برای مطالعه ساختار و پویایی فضای داخلی سیارات و ستاره ها تهیه می کنند. در اواسط دهه 1990 Glatzmaier ، سپس در انستیتوی ژئوفیزیک و فیزیک سیاره ای (IGPP) در آزمایشگاه ملی Los Alamos ، ایجاد (به همراه پل H. رابرتز از دانشگاه کالیفرنیا ، لس آنجلس) اولین شبیه سازی ژئودینامو که خود به خودی تولید کردمعکوس دو قطبی مغناطیسی. Glatzmaier از سال 1998 استاد گروه علوم زمین و IGPP در دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کروز است. اولسون به ویژه به چگونگی تعامل هسته زمین و گوشته برای تولید زمینه های ژئومغناطیسی ، تکتونیک صفحه و گلدان های عمیق علاقه دارد. وی در سال 1978 به بخش علوم زمین و علوم سیاره ای در دانشگاه جانس هاپکینز پیوست و در آنجا ژئوفیزیک را با بیش از 1000 دانشجو معرفی کرد.

این مقاله در ابتدا با عنوان "Probing the Geodynamo" در نسخه های ویژه SA 15 ، 2s ، 28-35 (ژوئیه 2005) منتشر شد