מתי להפוך את המצפן?

עובדה ידועה היא, כי הקטבים המגנטיים של כדור-הארץ אינם חופפים לקטבים הגאוגרפיים שלו. כמו כן ידוע כי הקטבים המגנטיים לא היו קבועים לאורך ההיסטוריה של כדור-הארץ – הקטבים מבצעים לעתים היפוך מלא, כך שה"קוטב הצפוני" המגנטי נמצא בקרבת הקוטב הדרומי הגאוגרפי. תהליכי היפוך כאלה נמשכים כאלף שנים ומתרחשים מדי 10,000 עד 10,000,000 שנים. האחרון שבהם התרחש לפני כ-800,000 שנים, ויש החושדים כי אנו נמצאים כעת בתחילתו של היפוך.

מידע על עברו המגנטי של כדור-הארץ אפשר להפיק מחומרים בעלי תכונות מגנטיות אשר התמצקו בתקופות שונות. על סמך תארוך של ממצאים אלה אפשר לדעת מתי, בקירוב, התרחשו היפוכי קטבים. הנתונים הזמינים לנו על אודות ההיסטוריה של ההיפוכים אינם מאיכות גבוהה, ויש קושי לקבוע בוודאות את מועדי התרחשותם.

המנגנון הגורם להיפוך איננו ברור; לא ידוע אם ההיפוכים מתרחשים בעקבות תהליכים שמקורם בתוך כדור-הארץ, או בהשפעת גורם חיצוני. עד כה נחשב תהליך זה לאקראי לחלוטין, אך מחקר חדש מגלה כי קיימת תבנית שאיננה אקראית בהתרחשותם של ההיפוכים.

אילו היה היפוך הקטבים תהליך אקראי לחלוטין, הרי שלא היה קשר בין היפוך אחד לאחר. תהליך אקראי מתאפיין בהתפלגות המכונה התפלגות פואסון. בהתפלגות פואסון קיים סיכוי מסוים להתרחשות התהליך על פני פרק זמן מסוים, ואין למערכת כל "זיכרון", כלומר – ההסתברות היא תמיד אותה הסתברות, ואין כל השפעה של אירועים קודמים על הבאים אחריהם. ואולם, לאחרונה הועלתה טענה כי ההתפלגות בזמן של ההיפוכים אינה תואמת להתפלגות פואסון. פירוש הדבר הוא, שקיימת הסתברות שונה להיפוך בזמנים שונים.

החוקרים האיטלקים וינצנצו קרבון (Carbone) מאוניברסיטת קלבריה ועמיתיו טוענים, כי אכן קיימים זמנים שבהם ההסתברות להיפוך גבוהה מהרגיל. התנהגות זו עשויה להעיד על קיומו של זיכרון במערכת, כלומר, התרחשותו של היפוך אחד משפיעה על ההסתברות להיפוכים הבאים. החוקרים ערכו מבחנים סטטיסטיים שמהם עולה כי התפלגות אחרת, בשם התפלגות לוי (Lévy), מתארת טוב יותר את ההסתברות להתרחשות היפוך. התפלגות זו מתאימה לתיאור תהליכים בעלי זיכרון, כאלה שבהם העתיד מושפע מן העבר. אם אכן זוהי ההתנהגות המאפיינת את ההיפוכים, ניתן להסיק כי המצב הנוכחי של הקטבים המגנטיים מושפע מן ההיסטוריה המגנטית של כדור-הארץ.

ההשלכות של היפוך מגנטי אינן ידועות במלואן. סביר להניח שהיפוך כזה ישפיע על היצורים החיים על כדור-הארץ – יגרום, למשל, לבלבול בעלי-החיים המנווטים לפי שדה מגנטי. לשינויים בשדה המגנטי עלולות להיות גם השלכות חמורות יותר. השדה המגנטי של כדור-הארץ מגן עליו מפני חדירת קרינה קוסמית. שינויים בשדה העשויים לאפשר חדירה של קרינה קוסמית עלולים לגרום להכחדה המונית, ויש המייחסים את היעלמות הדינוזאורים לאירוע כזה.