Geofysikere ved University of Leeds Yon Mound og Phil Livermore mener, at der om et par tusind år vil være en inversion af Jordens magnetfelt. Britiske forskere præsenterede deres fund i en spalte af The Conversation. "Lenta.ru" indeholder hovedteseer fra forfatterne og forklarer, hvorfor geofysikere mest sandsynligt har ret.
Det magnetiske felt beskytter Jorden mod farlig kosmisk stråling ved at aflede afladede partikler væk fra planeten. Dette kraftfelt er imidlertid ikke permanent. I hele planetens historie har der været mindst flere hundrede magnetfeltomvendinger, da de nordlige og sydlige magnetpoler blev byttet.
I processen med reversering af polaritet antager planetens magnetfelt en kompleks form og svækkes. I denne periode kan dens værdi falde til ti procent af den oprindelige værdi, og på samme tid dannes ikke to poler, men flere, inklusive for eksempel ved ækvator. I gennemsnit forekommer magnetfeltomvendinger en gang hvert million år, men intervallet mellem vendinger er ikke konstant.
Foruden geomagnetiske vendinger, forekom der ufuldstændige vendinger i Jordens historie, da magnetpolerne flyttede til lave breddegrader, op til skæringspunktet mellem ækvator og derefter vendte tilbage. Sidste gang en geomagnetisk vending, det såkaldte Brunes-Matuyama-fænomen, fandt sted for omkring 780 tusind år siden. En midlertidig vending - Lashamp-begivenheden - skete for 41 tusind år siden og varede under tusind år, hvor retningen af planetens magnetiske felt faktisk ændrede sig i cirka 250 år.
Jorden fra kredsløb
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Ændringer i magnetfeltet under inversion svækker planetens beskyttelse mod kosmisk stråling og øger niveauet for stråling på Jorden. Hvis den geomagnetiske tilbageførsel skete i dag, ville det dramatisk øge risikoen for drift af nærjordiske satellitter, luftfart og jordbaseret elektrisk infrastruktur. Geomagnetiske storme, der forekommer med en kraftig stigning i solaktivitet, giver forskere muligheden for at vurdere de trusler, som planeten kan møde, når dens magnetfelt pludseligt er svækket.
Salgsfremmende video:
I 2003 forårsagede en solstorm strømbrud i Sverige og krævede ændringer i flyveveje for at undgå midlertidige netværksforstyrrelser og reducere strålingsrisici for satellitter og jordinfrastruktur. Men denne storm betragtes som ubetydelig i sammenligning med Carrington-begivenheden - den geomagnetiske storm i 1859, da auroras opstod selv i nærheden af de Caribiske øer.
I mellemtiden er den specifikke indvirkning, som en stor storm kan have på dagens elektroniske infrastruktur, stadig uklar. Vi kan helt sikkert sige, at den økonomiske skade som følge af strømafbrydelser, varmesystemer, klimaanlæg, geo-placering og Internettet vil være meget betydelig: kun ved grove skøn anslås det til mindst 40 milliarder dollars om dagen.
Den direkte påvirkning, som inversionen af magnetfeltet vil have på levende væsener og mennesker, er også vanskelig at forudsige: det moderne menneske i hele hans eksistenshistorie har ikke mødt en sådan begivenhed. Der er undersøgelser, der prøver at forbinde geomagnetiske vendinger og vulkansk aktivitet med masseudryddelser. Imidlertid bemærker Mound og Livermore, at der ikke er nogen mærkbar aktivering af vulkanisme, så sandsynligvis vil menneskeheden udelukkende have at gøre med elektromagnetiske effekter.
Jordens magnetfelt 500 år før tilbageførsel (i henhold til supercomputer modellering)
Billede: GA Glatzmaier
Jordens magnetfelt umiddelbart efter tilbageførsel (i henhold til supercomputer modellering)
Billede: GA Glatzmaier
Jordens magnetfelt efter 500 års reversering (i henhold til supercomputer modellering)
Billede: GA Glatzmaier
Det er kendt, at mange dyrearter har en form for magnetoreception, som giver dem mulighed for at mærke ændringer i jordens magnetfelt. Dyr bruger denne funktion til at navigere under lange migrationer. Det er endnu ikke klart, hvilken effekt den geomagnetiske vending vil have på sådanne arter. Det vides kun, at de gamle mennesker lykkedes med succes at overleve Lashamp-begivenheden, og livet på planeten gennem hele dens eksistenshistorie har været udsat for komplette tilbageførsler af det geomagnetiske felt hundreder af gange.
To omstændigheder - alderen på Brunes-Matuyama-fænomenet og den observerede svækkelse af jordens geomagnetiske felt med ca. fem procent pr. Århundrede - antyder med forsigtighed, at en inversion kan forekomme inden for de næste to tusinde år. Det er vanskeligt at navngive mere nøjagtige datoer. Planetens magnetfelt genereres af en flydende jernstenkerne, der adlyder de samme fysiske love som hydrosfæren og atmosfæren.
I mellemtiden har menneskeheden lært at forudsige vejrforandringer kun et par dage foran. I tilfælde af kernen placeret i en dybde på omkring tre tusind kilometer fra jordoverfladen, er situationen meget mere kompliceret, primært på grund af den ekstremt knappe information om strukturen og processerne, der forekommer i det indre af planeten. Forskere har til rådighed omtrentlige oplysninger om kernens sammensætning og struktur samt et globalt netværk af jordbaserede geofysiske observatorier og kredsløbssatellitter, der tillader måling af ændringer i det geomagnetiske felt og således sporer bevægelsen af Jordens kerne.
Der kendes ikke meget om planetens kerne. For eksempel for nylig har japanske forskere i laboratorieeksperimenter, der simulerer forholdene inde i Jorden, pålideligt konstateret, at dets tredje hovedkomponent er silicium: det tegner sig for cirka fem procent af massen af jordens kerne. Andre aktier er i jern (85 procent) og nikkel (10 procent). Som sædvanlig i sådanne tilfælde forblev tilhængerne af den alternative hypotese om det tredje element, der mener, at det ikke er silicium, men ilt.
Farvekort over Merkur
Foto: NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Lille videnskabsmænd kender strukturen i planetens mantel. For kun tre år siden blev det pålideligt kendt, at der i overgangslaget mellem den øvre og nedre mantel, i en dybde på 410-660 kilometer, er enorme vandreserver. Efterfølgende blev disse data gentagne gange bekræftet. Yderligere analyse viste, at vand også kan indeholdes i de underliggende lag, i en dybde på cirka tusind kilometer. Men selv i dette tilfælde vides det ikke, om det er spredt i hele laget eller kun besætter visse lokale områder.
Når man klatrer højere, står forskere over for et andet problem - arten og oprindelsen af tektonik på litosfæriske plader. Strengt taget betragtes Jorden som den eneste planet i solsystemet, hvor der er tektonik, men ingen ved stadig, hvornår og hvorfor den opstod. Besvarelse af disse spørgsmål ville gøre det muligt for os at spore kontinentets fortid og fremtid - især den nuværende fase af Wilson-cyklussen. Forskere præsenterede de foreløbige data endnu en gang på en specialiseret konference, der blev afholdt i 2016.
Naturen af planetens magnetfelt er det største geofysiske problem. Det er pålideligt kendt, at ud over Mercury, Jorden og fire gasgiganter, har Ganymede, den største satellit af Jupiter, også en magnetosfære, men hvordan planeten understøtter sin egen magnetosfære er meget lidt kendt. Til rådighed for forskere indtil videre er der praktisk talt den eneste teori om geodynamo. I henhold til denne teori er der i planetens tarm en metalkerne med et solidt centrum og en flydende skal. På grund af henfaldet af radioaktive elementer frigøres varme, hvilket fører til dannelse af konvektiv strømning af en ledende væske. Disse strømme genererer planetens magnetiske felt.
Selv om teodien om geodynamo praktisk taget er ubestridt, skaber den store vanskeligheder. I henhold til klassisk magnetohydrodynamik skulle dynamoeffekten forfaldne, og planetens kerne skulle køle ned og hærde. Der er stadig ingen nøjagtig forståelse af de mekanismer, som Jorden opretholder dynamo-selvgenereringseffekten sammen med de observerede træk ved magnetfeltet, primært geomagnetiske anomalier, migration og pol reversering.
Den nylige opdagelse af en jernstråle inde i jordens kerne, som bemærket af Mound and Livermore, vidner om videnskabens voksende evner til at studere dynamikken i processer, der forekommer i det indre af planeten. Strålen blev dannet i den flydende ydre kerne af Jorden i området beliggende under Nordpolen. Objektets bredde er i øjeblikket 420 kilometer. Strålen har nået sådanne dimensioner siden 2000, hvert år stigende i bredde op til 40 kilometer.
Geofysikere mener, at jernstrålen, de opdagede, er en af objekterne, der skaber jordens magnetfelt. I kombination med numeriske metoder og laboratorieeksperimenter bør denne og andre opdagelser ifølge eksperter i høj grad fremskynde fremskridtene på dette område af geofysik. Det er muligt, påpeger Mound og Livermore, at forskere snart vil være i stand til at forudsige opførslen af jordens kerne.
Yuri Sukhov