Geofizičari sa Sveučilišta u Leeds Yonu Moundu i Phil Livermore vjeruju da će za nekoliko tisuća godina doći do inverzije Zemljinog magnetskog polja. Britanski znanstvenici svoja su otkrića predstavili u koloni The Conversation. "Lenta.ru" donosi glavne teze autora i objašnjava zašto su geofizičari najvjerojatnije u pravu.
Magnetsko polje štiti Zemlju od opasnog kozmičkog zračenja odbijanjem nabijenih čestica dalje od planete. Međutim, ovo polje sile nije trajno. U čitavoj povijesti planete bilo je najmanje nekoliko stotina preokreta magnetskog polja prilikom izmjene sjevernog i južnog magnetskog pola.
U procesu preokreta polariteta, magnetsko polje planeta poprima složen oblik i slabi. Tijekom tog razdoblja njegova vrijednost može pasti na deset posto izvorne vrijednosti, a istovremeno se ne formiraju dva pola, već nekoliko, uključujući, primjerice, na ekvatoru. U prosjeku se preokret magnetskog polja događa jednom u milijun godina, ali interval između preokreta nije konstantan.
Osim geomagnetnih preokreta, u povijesti Zemlje dogodili su se nepotpuni preokreti, kada su se magnetski stupovi pomicali na malim širinama, do sjecišta ekvatora, a zatim se vraćali. Posljednji put geomagnetski preokret, takozvani fenomen Brunes-Matuyama, dogodio se prije oko 780 tisuća godina. Privremeni preokret - događaj Lashamp - dogodio se prije 41 tisuću godina i trajao je manje od tisuću godina, tijekom kojih se smjer magnetskog polja planeta zapravo mijenjao oko 250 godina.
Zemlja iz orbite
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Promjene u magnetskom polju tijekom inverzije slabe zaštitu planeta od kozmičkog zračenja i povećavaju razinu zračenja na Zemlji. Ako bi se geomagnetni preokret dogodio danas, to bi dramatično povećalo rizike za rad satelita, zrakoplovstva i zemaljske električne infrastrukture. Geomagnetske oluje koje nastaju s naglim porastom sunčeve aktivnosti pružaju znanstvenicima mogućnost procjene prijetnji s kojima se planet može suočiti kad njegovo magnetsko polje naglo oslabi.
Promotivni video:
Solarna oluja je 2003. godine uzrokovala nestanke struje u Švedskoj i zahtijevala je izmjene ruta putovanja zrakom kako bi se izbjegli privremeni prekidi mreže i umanjili radijacijski rizici za satelite i zemaljsku infrastrukturu. Ali ova se oluja smatra beznačajnom u usporedbi s događajem iz Carringtona - geomagnetskom olujom iz 1859. godine, kada se aurora dogodila čak i u blizini karipskih otoka.
U međuvremenu, još uvijek nije jasan konkretan utjecaj koji bi velika oluja mogla imati na današnju elektroničku infrastrukturu. Sigurno možemo reći da će ekonomska šteta od nestanka struje, sustava grijanja, klimatizacije, geolokacije i interneta biti vrlo značajna: samo se prema grubim procjenama procjenjuje na najmanje 40 milijardi USD dnevno.
Izravni utjecaj koji će inverzija magnetskog polja imati na živa bića i ljude također je teško predvidjeti: suvremeni čovjek u čitavoj povijesti svog postojanja nije se susreo s takvim događajem. Postoje studije koje pokušavaju povezati geomagnetske preokrete i vulkansku aktivnost s masovnim izumiranjima. Međutim, Mound i Livermore primjećuju da ne postoji primjetna aktivacija vulkanizma, pa će se najvjerojatnije čovječanstvo morati baviti isključivo elektromagnetskim učincima.
Zemljino magnetsko polje 500 godina prije preokreta (prema modeliranju superračunala)
Slika: GA Glatzmaier
Zemljino magnetsko polje neposredno nakon preokreta (prema modeliranju superračunala)
Slika: GA Glatzmaier
Zemljino magnetsko polje nakon 500 godina preokreta (prema modeliranju superračunala)
Slika: GA Glatzmaier
Poznato je da mnoge vrste životinja imaju neki oblik magnetorecepcije koji im omogućuje da osjete promjene u Zemljinom magnetskom polju. Životinje koriste ovu značajku za navigaciju tijekom dugih migracija. Još nije jasno kakav će učinak geomagnetski preokret imati na takve vrste. Poznato je samo da su drevni ljudi uspjeli uspješno preživjeti događaj Lashamp, a život na planeti se tijekom čitave povijesti njegovog postojanja stotine puta suočio s potpunim preokretom geomagnetskog polja.
Dvije okolnosti - starost fenomena Brunhes-Matuyama i opaženo slabljenje Zemljinog geomagnetskog polja za oko pet posto po stoljeću - oprezno sugeriraju da se inverzija može dogoditi u naredne dvije tisuće godina. Teško je imenovati preciznije datume. Magnetsko polje planeta generira tekuća jezgra od željeza i kamena koja se pokorava istim fizičkim zakonima kao i hidrosfera i atmosfera.
U međuvremenu, čovječanstvo je naučilo predvidjeti vremenske promjene samo nekoliko dana unaprijed. U slučaju jezgre smještene na dubini od oko tri tisuće kilometara od Zemljine površine, situacija je puno složenija - prvenstveno zbog izuzetno oskudnih podataka o strukturi i procesima koji se odvijaju u unutrašnjosti planeta. Znanstvenici imaju na raspolaganju otprilike podatke o sastavu i strukturi jezgre, kao i globalnu mrežu zemaljskih geofizičkih opservatorija i satelita u orbiti koji mogu izmjeriti promjene u geomagnetnom polju i tako pratiti kretanje Zemljine jezgre.
O jezgri planete se zapravo ne zna puno. Na primjer, tek nedavno su japanski znanstvenici u laboratorijskim eksperimentima koji simuliraju uvjete unutar Zemlje pouzdano utvrdili da je njegova treća glavna komponenta silicij: on čini oko pet posto mase Zemljine jezgre. Ostale dionice su željezo (85 posto) i nikal (10 posto). Kao i obično u takvim slučajevima, ostali su pristaše alternativne hipoteze trećeg elementa koji vjeruju da nije silicij, već kisik.
Karta boja Merkura
Foto: NASA Goddard Centar za svemirske letove / Flickr
Malo znanstvenika zna o strukturi plašta planeta. Prije samo tri godine postalo je pouzdano poznato da se u prijelaznom sloju između gornjeg i donjeg plašta, na dubini od 410-660 kilometara, nalaze ogromne rezerve vode. Nakon toga su ti podaci više puta potvrđeni. Daljnja analiza pokazala je da se voda može nalaziti i u podložnim slojevima, na dubini od oko tisuću kilometara. Ali ni u ovom slučaju nije poznato je li raspodijeljen unutar cijelog sloja ili zauzima samo određena lokalna područja.
Penjući se više, znanstvenici se suočavaju s drugim problemom - prirodom i podrijetlom tektonike litosfernih ploča. Strogo govoreći, Zemlja se smatra jedinim planetom u Sunčevom sustavu na kojem postoji tektonika, ali još uvijek nitko ne zna kada je i zašto nastao. Odgovori na ova pitanja omogućili bi nam praćenje prošlosti i budućnosti kontinenata - posebno trenutne faze Wilsonovog ciklusa. Znanstvenici su preliminarne podatke još jednom predstavili na specijaliziranoj konferenciji održanoj 2016. godine.
Priroda magnetskog polja planeta najveći je geofizički problem. Pouzdano se zna da pored Merkura, Zemlja i četiri plinska velikana, Ganymede, najveći satelit Jupitera, ima i magnetosferu, ali kako planet podržava vlastitu magnetosferu vrlo je malo poznato. Do sada je na raspolaganju znanstvenicima praktički jedina teorija geodinama. Prema ovoj teoriji, u utrobi planeta je metalna jezgra s čvrstim središtem i tekućom školjkom. Zbog raspada radioaktivnih elemenata oslobađa se toplina, što dovodi do stvaranja konvektivnih protoka tekuće tekućine. Ove struje generiraju magnetsko polje planeta.
Iako je teorija geodinama praktički neupitna, to uzrokuje velike poteškoće. Prema klasičnoj magnetohidrodinamici, dinamov efekt trebao bi propadati, a jezgra planeta treba se ohladiti i stvrdnuti. Još uvijek ne postoji točno razumijevanje mehanizama zbog kojih Zemlja održava efekt samoinicijacije dinamo zajedno s promatranim značajkama magnetskog polja, prije svega geomagnetskim anomalijama, migracijom i preokretom pola.
Nedavno otkriće mlaza željeza u Zemljinoj jezgri, kako su primijetili Mound i Livermore, ukazuje na rastuće mogućnosti znanosti u proučavanju dinamike procesa koji se odvijaju u unutrašnjosti planeta. Mlaz je nastao u tekućoj vanjskoj jezgri Zemlje na području koje se nalazi ispod Sjevernog pola. Širina objekta trenutno je 420 kilometara. Mlaz dostiže takve dimenzije od 2000. godine, svake godine se povećava u širinu do 40 kilometara.
Geofizičari smatraju da je mlaz željeza koji su otkrili jedan od objekata koji stvaraju Zemljino magnetsko polje. U kombinaciji s numeričkim metodama i laboratorijskim eksperimentima, ovo i druga otkrića, prema stručnjacima, trebala bi uvelike ubrzati napredak na ovom području geofizike. Moguće je, ističu Mound i Livermore, da će znanstvenici uskoro moći predvidjeti ponašanje zemljine jezgre.
Jurij Suhov