A Leeds Yon Mound és a Phil Livermore Egyetem geofizikusai úgy vélik, hogy néhány ezer év alatt megfordul a Föld mágneses tere. A brit tudósok a The Conversation oszlopában mutatták be eredményeiket. A "Lenta.ru" a szerzők fő téziseit tartalmazza, és elmagyarázza, miért valószínűleg a geofizikusok igaza.
A mágneses mező megvédi a Földet a veszélyes kozmikus sugárzástól azáltal, hogy a töltött részecskéket a bolygó elől eltéríti. Ez az erőtér azonban nem állandó. A bolygó teljes története során legalább több száz mágneses mező megfordult, amikor az északi és a déli mágneses pólusokat felcserélték.
A polaritás megfordításának folyamatában a bolygó mágneses tere komplex formájúvá válik és gyengül. Ebben az időszakban az érték az eredeti érték tíz százalékára eshet, és ugyanakkor nem két pólus alakul ki, hanem több, többek között, például az Egyenlítőn. Átlagosan a mágneses mező megfordulása történik egymillió évente, de a megfordítások közötti intervallum nem állandó.
A geomágneses fordítások mellett a Föld története során nem teljes fordulások fordultak elő, amikor a mágneses pólusok alacsony szélességre mozdultak el, az Egyenlítő metszéspontjáig, majd visszatértek. A geomágneses megfordulás, az úgynevezett Brunes-Matuyama jelenség utoljára körülbelül 780 ezer évvel ezelőtt történt. Egy ideiglenes visszafordítás - a Lashamp esemény - 41 ezer évvel ezelőtt történt, és kevesebb, mint ezer évig tartott, amelynek során a bolygó mágneses tere iránya valójában mintegy 250 évig megváltozott.
Föld a pályáról
Fotó: Stuart Rankin / Flickr
A mágneses mező megváltozása az inverzió során gyengíti a bolygó védelmét a kozmikus sugárzástól és növeli a Föld sugárzási szintjét. Ha a geomágneses megfordítás ma megtörténne, ez drasztikusan növeli a Föld közeli műholdak, a repülés és a földi elektromos infrastruktúra működésének kockázatát. A napelemes aktivitás hirtelen növekedésével járó geomágneses viharok lehetőséget adnak a tudósoknak, hogy felmérjék azokat a veszélyeket, amelyekkel a bolygó szembesülhet, amikor a mágneses tere hirtelen meggyengül.
Promóciós videó:
2003-ban egy napvihar áramkimaradásokat okozott Svédországban, és meg kellett változtatni a légi útvonalakat az ideiglenes hálózati zavarok elkerülése és a műholdak és a földi infrastruktúra sugárzási kockázatának csökkentése érdekében. Ez a vihar azonban jelentéktelennek tekinthető a Carrington eseményhez képest - az 1859-es geomágneses viharhoz viszonyítva, amikor az aurák még a karibi szigetek közelében is előfordultak.
Eközben még nem tisztázott, hogy a nagy vihar milyen hatással lehet a mai elektronikus infrastruktúrára. Biztosan mondhatjuk, hogy az áramkimaradások, a fűtési rendszerek, a légkondicionálás, a földrajzi elhelyezkedés és az internet gazdasági károk nagyon jelentősek lesznek: csak durva becslések szerint a becslések szerint legalább 40 milliárd dollár naponta.
A mágneses mező megfordításának az élőlényekre és az emberekre gyakorolt közvetlen hatását szintén nehéz megjósolni: a modern ember létezésének teljes története során még nem találkozott ilyen eseményekkel. Vannak olyan tanulmányok, amelyek megpróbálják a geomágneses megfordulásokat és a vulkáni tevékenységet összekapcsolni a tömegpusztításokkal. Mound és Livermore azonban megjegyzi, hogy a vulkanizmus nem észlelhető észlelést, ezért valószínűleg az emberiségnek kizárólag az elektromágneses hatásokkal kell foglalkoznia.
A Föld mágneses tere 500 évvel a fordulás előtt (a szuperszámítógép modellezése szerint)
Kép: GA Glatzmaier
A Föld mágneses tere közvetlenül a megfordítás után (a szuperszámítógép modellezése szerint)
Kép: GA Glatzmaier
A Föld mágneses tere 500 év fordított fordulás után (a szuperszámítógép modellezése szerint)
Kép: GA Glatzmaier
Ismeretes, hogy sok állatfajnak van valamilyen mágneses visszafogadása, amely lehetővé teszi számukra, hogy érzékeljék a Föld mágneses mezőjének változásait. Az állatok ezt a funkciót használják a hosszú vándorlás során történő navigációhoz. Még nem világos, hogy a geomágneses megfordulás milyen hatással lesz az ilyen fajokra. Csak az ismeretes, hogy az ősi emberek sikeresen sikerült túlélni a Lashamp eseményt, és a bolygó életének létezésének teljes története során a geomágneses mező teljes megfordításával százszor találkoztak.
Két körülmény - a Brunhes-Matuyama jelenség kora és a Föld geomágneses mezőjének megfigyelt gyengülése század körülbelül öt százalékkal - óvatosan sugallja, hogy a következő két éven belül fordulás fordulhat elő. A pontosabb dátumokat nehéz megnevezni. A bolygó mágneses mezőjét egy folyékony vas-kőmag generálja, amely ugyanazokat a fizikai törvényeket követi, mint a hidroszféra és a légkör.
Eközben az emberiség csak néhány nappal előre megtanulta előrejelezni az időjárási változásokat. A Föld felszínétől mintegy három ezer kilométer mélységben elhelyezkedő mag esetében a helyzet sokkal bonyolultabb - elsősorban a bolygó belsejében zajló szerkezetre és folyamatokra vonatkozó rendkívül kevés információ miatt. A tudósok hozzávetőleges információkkal rendelkeznek a mag összetételéről és szerkezetéről, valamint a földi geofizikai obszervatóriumok és a keringő műholdak globális hálózatáról, amelyek lehetővé teszik a geomágneses mező változásának mérését és ezáltal a Föld magjának mozgásának nyomon követését.
A bolygó magjáról valójában nem sokat tudnak. Például csak a közelmúltban a japán tudósok a Föld belső körülményeit szimuláló laboratóriumi kísérletek során megbízhatóan megállapították, hogy harmadik fő alkotóeleme a szilícium: ez a Föld magjának körülbelül öt százalékát teszi ki. Egyéb részvények a vasban (85%) és a nikkelben (10%) vannak. Mint az ilyen esetekben szokták, a harmadik elem alternatív hipotézisének támogatói továbbra is fennálltak, akik úgy gondolják, hogy nem szilícium, hanem oxigén.
Színes térkép Mercury
Fotó: NASA Goddard űrrepülési központ / Flickr
Kis tudósok tudnak a bolygó köpenyének felépítéséről. Csak három évvel ezelőtt lett megbízhatóan ismert, hogy a felső és az alsó köpeny közötti átmeneti rétegben, 410–660 kilométer mélységben hatalmas vízkészletek vannak. Ezt követően ezeket az adatokat többször megerősítették. További elemzés kimutatta, hogy a víz az alapul szolgáló rétegekben is lehet, kb. Ezer kilométer mélységben. De még ebben az esetben sem ismeretes, hogy az egész rétegben eloszlik-e, vagy csak bizonyos helyi területeket foglal-e el.
A magasba mászva a tudósok egy másik problémával szembesülnek - a litoszféra lemezek tektonikájának természete és eredete. Szigorúan véve, a Földet a naprendszer egyetlen bolygójának tekintik, ahol van tektonika, de még mindig senki sem tudja, mikor és miért keletkezett. E kérdések megválaszolása lehetővé tenné a kontinensek múltjának és jövőjének - különösen a Wilson-ciklus jelenlegi szakaszának - nyomon követését. A tudósok 2016-ban egy speciális konferencián ismét bemutatták az előzetes adatokat.
A bolygó mágneses mezőjének jellege a legnagyobb geofizikai probléma. Megbízhatóan ismert, hogy a Föld és a négy gáz óriás mellett a Merkúr mellett a Ganymede-nek, a Jupiter legnagyobb műholdjának is van magnetoszférája, de nagyon kevés tudomásunk van arról, hogy a bolygó hogyan támogatja a saját magnetoszféráját. A tudósok rendelkezésére áll eddig gyakorlatilag az egyetlen geodinamó elmélet. Ezen elmélet szerint a bolygó bélében egy szilárd középpontú és folyékony héjú fémmag van. A radioaktív elemek bomlása miatt hő szabadul fel, ami vezetőképes folyadék konvektív áramlásának kialakulásához vezet. Ezek az áramok generálják a bolygó mágneses mezőjét.
Noha a geodinamó elmélete gyakorlatilag nem vitatott, nagy nehézségeket okoz. A klasszikus mágneses hidrodinamika szerint a dinamikus hatásnak bomlani kell, a bolygó magjának pedig lehűlnie és megkeményedni kell. Még nincs pontos megértés azokról a mechanizmusokról, amelyek miatt a Föld fenntartja a dinamikus öngenerációs hatást, a mágneses mező megfigyelt jellemzőivel együtt, elsősorban a geomágneses rendellenességeket, a migrációt és a pólusok megfordítását.
A Föld magjában a közelmúltban felfedezett vasfúvóka, amint azt Mound és Livermore megjegyezte, a tudomány növekvő képességeire tanúsítja a bolygó belsejében zajló folyamatok dinamikájának tanulmányozását. A sugárhajtómű a Föld folyékony külső magjában, az Északi-sark alatt helyezkedik el. A tárgy szélessége jelenleg 420 kilométer. A sugárhajtómű 2000 óta ért el ilyen méretet, szélessége évente akár 40 kilométerre nő.
A geofizikusok úgy vélik, hogy az általuk felfedezett vassugaras az egyik tárgy, amely létrehozza a Föld mágneses mezőjét. A numerikus módszerekkel és laboratóriumi kísérletekkel kombinálva ez és más felfedezések a szakértők szerint jelentősen felgyorsíthatják a geofizika ezen a téren történő előrehaladását. Mound és Livermore rámutat arra, hogy a tudósok hamarosan képesek lesznek megjósolni a Föld magjának viselkedését.
Jurij Sukhov