Извлечение данных из старых пород может привести к предвзятости. Теперь у геофизиков есть способ улучшить свои методы, чтобы преодолеть трудности в изучении истории ядра Земли и магнитного поля, составляющих геодинамо.
Поскольку исследователи не могут посетить ядро, они используют скалы на поверхности в качестве прокси. В частности, вулканические породы фиксируют интенсивность и изменения магнитного поля Земли. Запись простирается на миллиарды лет назад, к ранним дням молодого ядра планеты и развития геодинамо. Проблема в том, что большинство данных, полученных из этих старых пород, могут быть необъективными.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances под руководством геофизиков из Мичиганского технологического университета, исследовательская группа излагает, как появляется предвзятость и что с этим делать.
Начнем с юрского периода - времени ужасных ящериц, высокого уровня углекислого газа и частых переворотов магнитных полюсов. Запись горных пород показывает, что с увеличением количества переворотов интенсивность магнитного поля уменьшалась. Это обратная связь, которую предсказывают модели геодинамо; однако было трудно подтвердить данные полевых образцов, которые на сегодняшний день не показали корреляции между инверсиями магнитного поля и силой магнитных полей в прошлом или палеонапряженностью..
Это несоответствие обсуждалось, но так и осталось нерешенным, говорит Алексей Смирнов, доцент геофизики Мичиганского технологического института и ведущий автор исследования. Смещение, вносимое традиционным методом Телье для анализа магнетизма образцов горных пород, дает более низкую, чем ожидалось, силу палеоинтенсивности и может разрешить это противоречие.
«Предыдущие данные, возможно, придется пересмотреть», - говорит Смирнов, добавляя, что в новом исследовании его команда сначала проверила системную предвзятость на синтетических образцах. «Понимаете, когда вы работаете с природными породами, трудно отделить влияние неидеальных зерен и изменений».
Теоретически, метод Телье требует очень маленьких магнитных зерен, и они должны отображаться в виде линии во время анализа; однако, поскольку большинство горных пород содержат гораздо более крупные неидеальные зерна, графики искажены. Эта проблема была известна, но в значительной степени игнорировалась, говорит Смирнов, вместо этого исследователи, как правило, используют только часть изогнутого графика, чтобы лучше всего оценить линейную зависимость. По словам Смирнова, это постоянно приводит к более низким, чем ожидалось, измерениям и систематической погрешности в наборах данных палеонапряженности.
Ключом к сбору более качественных данных, по его мнению, является использование низкотемпературного размагничивания вместе с методом Телье. Дополнительные этапы заключаются в погружении образца в жидкий азот в среде без магнитного поля, а затем в его естественном нагревании до комнатной температуры перед проведением испытаний с помощью магнитометра. Процедура стабилизирует образец. Другой вариант заключается в расчете смещения, вносимого размером зерна. К сожалению, поскольку большинство наборов данных не включают размер зерна для каждой выборки, старые данные необходимо будет повторно проанализировать.
«Это более строгий способ изучения конкретной науки», - говорит Смирнов. «Я занимаюсь этим давно - и если нам нужны хорошие данные, нам нужно использовать хорошие методы».