Geofiziki z univerze v Leedsu Yon Mound in Phil Livermore verjamejo, da bo čez nekaj tisoč let prišlo do inverzije zemeljskega magnetnega polja. Britanski znanstveniki so svoje ugotovitve predstavili v stolpcu Pogovor. "Lenta.ru" navaja glavne teze avtorjev in razlaga, zakaj imajo geofiziki najverjetneje prav.
Magnetno polje varuje Zemljo pred nevarnimi kozmičnimi sevanji tako, da nabito delce odbije od planeta. Vendar to silo polje ni trajno. V celotni zgodovini planeta je bilo vsaj nekaj sto preobratov magnetnega polja, ko sta se zamenjala severni in južni magnetni pol.
V procesu obratnega polariteta magnetno polje planeta dobi kompleksno obliko in oslabi. V tem obdobju lahko njegova vrednost pade na deset odstotkov prvotne vrednosti, hkrati pa se ne oblikujeta dva pola, ampak več, vključno na primer na ekvatorju. Povprečni preobrat magnetnega polja se zgodi enkrat na milijon let, vendar interval med preobrati ni stalen.
Poleg geomagnetnih preobratov so se v zgodovini Zemlje zgodili nepopolni preobrati, ko so se magnetni drogovi premaknili na nizke zemljepisne širine, do presečišča ekvatorja, nato pa se vrnili. Zadnjič se je pred približno 780 tisoč leti zgodil geomagnetni preobrat, tako imenovani Brunes-Matuyama pojav. Začasni preobrat - dogodek Lashamp - se je zgodil pred 41 tisoč leti in je trajal manj kot tisoč let, med katerim se je smer magnetnega polja planeta dejansko spreminjala približno 250 let.
Zemlja z orbite
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Spremembe magnetnega polja med inverzijo oslabijo zaščito planeta pred kozmičnim sevanjem in povečajo stopnjo sevanja na Zemlji. Če bi se geomagnetni preobrat zgodil danes, bi dramatično povečal tveganje za delovanje satelitov, zemeljskega letalstva in zemeljske električne infrastrukture. Geomagnetne nevihte, ki se pojavijo ob močnem povečanju sončne aktivnosti, znanstvenikom omogočajo, da ocenijo grožnje, s katerimi se bo planet spopadel, ko bo njegovo magnetno polje nenadoma oslabljeno.
Promocijski video:
Leta 2003 je sončna nevihta povzročila izpad električne energije na Švedskem in zahtevala spremembe letalskih poti, da bi se izognili začasnim motnjam v omrežju in zmanjšali tveganje sevanja satelitov in zemeljske infrastrukture. Toda to neurje se v primerjavi z dogodkom iz Carringtona šteje za nepomembno - geomagnetno nevihto iz leta 1859, ko se je v bližini karibskih otokov zgodila aurora.
Medtem pa še vedno ni natančen, kakšen vpliv bi lahko imela nevihta na današnjo elektronsko infrastrukturo. Zagotovo lahko rečemo, da bo gospodarska škoda zaradi izpadov električne energije, ogrevalnih sistemov, klimatskih naprav, geolokacije in interneta zelo pomembna: le po grobih ocenah je ocenjena na najmanj 40 milijard dolarjev na dan.
Neposreden vpliv, ki ga bo inverzija magnetnega polja povzročila na živa bitja in ljudi, je tudi težko napovedati: sodobni človek v celotni zgodovini svojega obstoja še ni naletel na takšen dogodek. Obstajajo študije, ki poskušajo povezati geomagnetne preobrate in vulkansko aktivnost z množičnimi izumiranji. Vendar Mound in Livermore ugotavljata, da ni opaznega aktiviranja vulkanizma, zato se bo najverjetneje človeštvo moralo spoprijeti izključno z elektromagnetnimi učinki.
Zemljino magnetno polje 500 let pred obratom (po superračunalniškem modeliranju)
Slika: GA Glatzmaier
Zemljino magnetno polje takoj po preobratu (po superračunalniškem modeliranju)
Slika: GA Glatzmaier
Zemljino magnetno polje po 500 letih preobrata (po superračunalniškem modeliranju)
Slika: GA Glatzmaier
Znano je, da ima veliko vrst živali neko obliko magnetorecepcije, ki jim omogoča, da zaznajo spremembe v Zemljinem magnetnem polju. Živali uporabljajo to funkcijo za navigacijo med dolgimi migracijami. Ni še jasno, kakšen vpliv bo imel geomagnetni preobrat na takšne vrste. Znano je le, da je starodavnim ljudem uspelo uspešno preživeti dogodek Lashamp, življenje na planetu pa se je v celotni zgodovini njegovega obstoja stokrat soočilo s popolnimi preobrati geomagnetnega polja.
Dve okoliščini - starost pojava Brunhes-Matuyama in opaženo oslabitev zemeljskega geomagnetnega polja za približno pet odstotkov na stoletje - previdno namigujeta, da se lahko v naslednjih dveh tisoč letih pojavi inverzija. Natančnejše datume je težko imenovati. Magnetno polje planeta ustvarja tekoče jedro kamnito železo, ki upošteva iste zakone fizike kot hidrosfera in atmosfera.
Medtem se je človeštvo naučilo napovedovati vremenske spremembe le nekaj dni pred seboj. V primeru jedra, ki se nahaja na globini približno tri tisoč kilometrov od Zemljinega površja, so razmere veliko bolj zapletene - predvsem zaradi izjemno redkih informacij o zgradbi in procesih, ki se odvijajo v notranjosti planeta. Znanstveniki imajo na razpolago približne podatke o sestavi in zgradbi jedra, pa tudi globalno mrežo zemeljskih geofizičnih opazovalnic in orbitiranih satelitov, ki omogočajo merjenje sprememb v geomagnetnem polju in s tem sledenje gibanju zemeljskega jedra.
O jedru planeta se v resnici ne ve veliko. Na primer, šele pred kratkim so japonski znanstveniki v laboratorijskih poskusih, ki simulirajo razmere na Zemlji, zanesljivo ugotovili, da je njegova tretja glavna sestavina silicij: predstavlja približno pet odstotkov mase zemeljskega jedra. Ostali deleži so železo (85 odstotkov) in nikelj (10 odstotkov). Kot običajno v takih primerih so ostali podporniki alternativne hipoteze tretjega elementa, ki menijo, da ne gre za silicij, ampak za kisik.
Barvni zemljevid živega srebra
Foto: NASA Goddard Center za vesoljske polete / Flickr
Malo znanstvenikov ve o zgradbi plaščeve plašče. Šele pred tremi leti je postalo zanesljivo znano, da se v prehodnem sloju med zgornjim in spodnjim plaščem, na globini 410–660 kilometrov, nahajajo velike rezerve vode. Pozneje so bili ti podatki večkrat potrjeni. Nadaljnja analiza je pokazala, da se lahko voda nahaja tudi v spodnjih plasteh, v globini približno tisoč kilometrov. Toda tudi v tem primeru ni znano, ali je razpršen znotraj celotne plasti ali zaseda le določena lokalna območja.
Ko se povzpnemo višje, se znanstveniki soočajo s še enim problemom - naravo in izvorom tektonike litosfernih plošč. Strogo gledano, Zemlja velja za edini planet v osončju, kjer obstaja tektonika, vendar nihče še ne ve, kdaj in zakaj je nastal. Odgovori na ta vprašanja bi nam omogočili sledenje preteklosti in prihodnosti celin - zlasti trenutne faze Wilsonovega cikla. Znanstveniki so predhodne podatke še enkrat predstavili na specializirani konferenci, ki je bila leta 2016.
Narava magnetnega polja planeta je največji geofizični problem. Zanesljivo je znano, da poleg Merkurja magnetosfera ima tudi Zemlja in štirje plinski velikani Ganymede, največji satelit Jupitra, a kako planet podpira lastno magnetosfero, je zelo malo znanega. Do zdaj je na razpolago znanstvenikom praktično edina teorija geodinama. Po tej teoriji je v črevesju planeta kovinsko jedro s trdnim središčem in tekočo lupino. Zaradi razpada radioaktivnih elementov se sprošča toplota, kar vodi do tvorbe konvektivnih tokov prevodne tekočine. Ti tokovi ustvarjajo magnetno polje planeta.
Čeprav je teorija geodinama praktično nesporna, povzroča velike težave. Po klasični magnetohidrodinamiki naj bi dinamov učinek razpadel, jedro planeta pa naj bi se ohladilo in strdilo. Še vedno ni natančnega razumevanja mehanizmov, zaradi katerih Zemlja vzdržuje dinamov učinek samo-generacije skupaj z opaženimi značilnostmi magnetnega polja, predvsem geomagnetnimi anomalijami, migracijami in preoblikovanjem pol.
Nedavno odkritje železovega curka v Zemljinem jedru, kot ugotavljata Mound in Livermore, priča o vse večjih zmožnostih znanosti pri preučevanju dinamike procesov, ki se dogajajo v notranjosti planeta. Curek je nastal v tekočem zunanjem jedru Zemlje na območju, ki se nahaja pod severnim polom. Širina objekta je trenutno 420 kilometrov. Letalo je takšne dimenzije doseglo od leta 2000, vsako leto se poveča v širino do 40 kilometrov.
Geofiziki menijo, da je železov curek, ki so ga odkrili, eden izmed predmetov, ki ustvarjajo Zemljino magnetno polje. V kombinaciji z numeričnimi metodami in laboratorijskimi poskusi naj bi to in druga odkritja po mnenju strokovnjakov močno pospešila napredek na tem področju geofizike. Možno in Mound in Livermore poudarjata, da bodo znanstveniki kmalu lahko napovedali vedenje zemeljskega jedra.
Jurij Suhov