Ledso Yono Moundo ir Philo Livermore'o universiteto geofizikai mano, kad po poros tūkstančių metų įvyks Žemės magnetinio lauko inversija. Britų mokslininkai savo išvadas pristatė „The Conversation“skiltyje. „Lenta.ru“pateikia pagrindines autorių tezes ir paaiškina, kodėl geofizikai greičiausiai teisūs.
Magnetinis laukas apsaugo Žemę nuo pavojingos kosminės radiacijos nukreipdamas įkrautas daleles nuo planetos. Tačiau šis jėgos laukas nėra nuolatinis. Per visą planetos istoriją įvyko bent keli šimtai magnetinio lauko pasikeitimų, kai buvo keičiamasi šiaurės ir pietų magnetiniais poliais.
- „Salik.biz“
Poliškumo pasikeitimo procese planetos magnetinis laukas įgauna sudėtingą formą ir susilpnėja. Per šį laikotarpį jo vertė gali nukristi iki dešimties procentų pradinės vertės ir tuo pačiu metu susidaro ne du poliai, o keli, įskaitant, pavyzdžiui, pusiaują. Vidutiniškai magnetinio lauko apsisukimai vyksta kartą per milijoną metų, tačiau intervalas tarp apvertimų nėra pastovus.
Be geomagnetinių apsisukimų, Žemės istorijoje įvyko neišsamūs apgręžimai, kai magnetiniai poliai judėjo žemomis platumomis, iki pusiaujo sankirtos, o paskui grįžo. Paskutinį kartą geomagnetinis pasikeitimas, vadinamasis Brunes-Matuyama reiškinys, įvyko maždaug prieš 780 tūkstančių metų. Laikinas pakeitimas - Lashampo įvykis - įvyko prieš 41 tūkstančius metų ir truko mažiau nei tūkstantį metų, per kuriuos planetos magnetinio lauko kryptis iš tikrųjų pasikeitė maždaug 250 metų.
Žemė iš orbitos
Nuotrauka: Stuart Rankin / Flickr
Magnetinio lauko pokyčiai inversijos metu susilpnina planetos apsaugą nuo kosminės radiacijos ir padidina radiacijos lygį Žemėje. Jei šiandien įvyktų geomagnetinis pasikeitimas, tai smarkiai padidintų arti Žemės esančių palydovų, aviacijos ir antžeminės elektros infrastruktūros veikimo riziką. Geomagnetinės audros, kylančios smarkiai padidėjus saulės aktyvumui, suteikia mokslininkams galimybę įvertinti grėsmes, su kuriomis gali susidurti planeta, kai staiga susilpnėja jos magnetinis laukas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
2003 m. Dėl saulės audros Švedijoje nutrūko energijos tiekimas ir reikėjo pakeisti oro kelionių maršrutus, kad būtų išvengta laikinų tinklo sutrikimų ir sumažinta radiacijos rizika palydovams ir antžeminei infrastruktūrai. Tačiau ši audra laikoma nereikšminga, palyginti su Carringtono įvykiu - 1859 m. Geomagnetine audra, kai auros kilo net netoli Karibų salų.
Tuo tarpu konkretus poveikis, kurį stipri audra gali padaryti šiandieninei elektroninei infrastruktūrai, vis dar nėra aiškus. Be abejo, galime pasakyti, kad ekonominė žala, atsirandanti dėl elektros energijos tiekimo nutraukimo, šildymo sistemų, oro kondicionavimo, geografinės padėties ir interneto, bus labai didelė: tik apytiksliais skaičiavimais ji yra įvertinta mažiausiai 40 milijardų JAV dolerių per dieną.
Tiesioginį poveikį, kurį magnetinio lauko inversija darys gyvoms būtybėms ir žmonėms, taip pat sunku nuspėti: šiuolaikinis žmogus per visą savo egzistavimo istoriją nėra patyręs tokio įvykio. Yra tyrimų, kurie bando susieti geomagnetinius pokyčius ir vulkaninį aktyvumą su masiniu išnykimu. Tačiau Moundas ir Livermoreas pastebi, kad vulkanizmo suaktyvėjimas nepastebimas, todėl greičiausiai žmonijai teks susidurti tik su elektromagnetiniu poveikiu.
Žemės magnetinis laukas 500 metų prieš atvirkštinį (pagal superkompiuterio modeliavimą)
Vaizdas: GA Glatzmaier
Žemės magnetinis laukas iškart po apversimo (pagal superkompiuterio modeliavimą)
Vaizdas: GA Glatzmaier
Žemės magnetinis laukas po 500 metų apsisukimo (pagal superkompiuterio modeliavimą)
Vaizdas: GA Glatzmaier
Yra žinoma, kad daugelis gyvūnų rūšių turi tam tikrą magnetorecepcijos formą, leidžiančią jiems pajausti Žemės magnetinio lauko pokyčius. Gyvūnai naudojasi šia funkcija, kad galėtų naršyti po ilgas migracijas. Kol kas neaišku, kokį poveikį tokioms rūšims turės geomagnetinis atvirkštinis vaizdas. Tik žinoma, kad senovės žmonėms pavyko sėkmingai išgyventi Lashampo įvykį, ir gyvenimas planetoje per visą jos egzistavimo istoriją šimtus kartų susidūrė su visiškais geomagnetinio lauko pasikeitimais.
Dvi aplinkybės - Brunhes-Matuyama fenomeno amžius ir stebimas Žemės geomagnetinio lauko susilpnėjimas maždaug penkiais procentais per šimtmetį - rodo atsargiai, kad per artimiausius du tūkstančius metų įvyks perversmas. Sunku įvardyti tikslesnes datas. Planetos magnetinį lauką sukuria skystas geležies akmens branduolys, kuris paklūsta tiems patiems fizikos dėsniams, kaip ir hidrosfera bei atmosfera.
Tuo tarpu žmonija išmoko prognozuoti orų pokyčius tik kelioms dienoms į priekį. Kai branduolys yra maždaug trijų tūkstančių kilometrų gylyje nuo Žemės paviršiaus, padėtis yra daug sudėtingesnė pirmiausia dėl labai menkos informacijos apie planetos viduje vykstančią struktūrą ir procesus. Mokslininkų žinioje yra apytikslė informacija apie branduolio sudėtį ir struktūrą, taip pat pasaulinis antžeminių geofizinių observatorijų ir orbitoje esančių palydovų tinklas, galintis išmatuoti geomagnetinio lauko pokyčius ir taip sekti Žemės branduolio judėjimą.
Apie planetos branduolį iš tikrųjų nėra daug žinoma. Pavyzdžiui, tik neseniai Japonijos mokslininkai, atlikdami laboratorinius eksperimentus, modeliuojančius sąlygas Žemės viduje, patikimai nustatė, kad jo trečiasis pagrindinis komponentas yra silicis: jis sudaro apie penkis procentus Žemės šerdies masės. Kitos akcijos yra geležies (85 proc.) Ir nikelio (10 proc.) Akcijų. Kaip įprasta tokiais atvejais, išliko alternatyvios trečiojo elemento hipotezės šalininkai, kurie mano, kad tai ne silicis, o deguonis.
Spalvų žemėlapis Merkurijus
Nuotrauka: NASA Goddardo kosminių skrydžių centras / „Flickr“
Maži mokslininkai žino apie planetos mantijos struktūrą. Tik prieš trejus metus buvo patikimai žinoma, kad pereinamajame sluoksnyje tarp viršutinės ir apatinės mantijos, 410–660 kilometrų gylyje, yra didžiulės vandens atsargos. Vėliau šie duomenys buvo pakartotinai patvirtinti. Tolesnė analizė parodė, kad vanduo taip pat gali būti apatiniuose sluoksniuose, maždaug tūkstančio kilometrų gylyje. Bet net ir šiuo atveju nėra žinoma, ar jis pasklidęs visame sluoksnyje, ar užima tik tam tikras vietines teritorijas.
Lipdami aukščiau, mokslininkai susiduria su kita problema - litosferos plokštelių tektonikos prigimtimi ir kilme. Griežtai tariant, Žemė laikoma vienintele Saulės sistemos planeta, kurioje yra tektonika, tačiau dar niekas nežino, kada ir kodėl ji atsirado. Atsakymai į šiuos klausimus leistų atsekti žemynų praeitį ir ateitį - ypač dabartinę Vilsono ciklo stadiją. Preliminarius duomenis mokslininkai dar kartą pristatė specializuotoje konferencijoje, vykusioje 2016 m.
Planetos magnetinio lauko prigimtis yra didžiausia geofizinė problema. Patikimai žinoma, kad be Merkurijaus, Žemė ir keturi dujų milžinai, Ganymede, didžiausias Jupiterio palydovas, taip pat turi magnetosferą, tačiau tai, kaip planeta palaiko savo magnetosferą, yra labai mažai žinoma. Iki šiol mokslininkų dispozicijoje yra praktiškai vienintelė geodinamo teorija. Pagal šią teoriją planetos žarnyne yra metalinė šerdis su tvirtu centru ir skystu apvalkalu. Dėl radioaktyviųjų elementų skilimo išsiskiria šiluma, dėl kurios susidaro laidžiojo skysčio konvekciniai srautai. Šios srovės sukuria planetos magnetinį lauką.
Nors geodinamo teorija praktiškai neginčijama, ji sukelia didelių sunkumų. Remiantis klasikine magnetohidrodinamika, dinamo efektas turėtų sugesti, o planetos šerdis turėtų atvėsti ir sukietėti. Vis dar nėra tikslaus supratimo apie mechanizmus, dėl kurių Žemė palaiko dinamo savaiminio generavimo efektą kartu su stebimais magnetinio lauko ypatumais, visų pirma geomagnetinėmis anomalijomis, migracija ir polių pasukimu.
Neseniai atrastas geležies strypas Žemės šerdyje, kaip pažymėjo Moundas ir Livermoreas, liudija apie augančias mokslo galimybes tiriant planetos viduje vykstančių procesų dinamiką. Purkštukas buvo suformuotas skystoje išorinėje Žemės šerdyje srityje, esančioje žemiau Šiaurės ašigalio. Šiuo metu objekto plotis yra 420 kilometrų. Tokius matmenis lėktuvas pasiekė nuo 2000 m., Kiekvienais metais plotis padidėjo iki 40 kilometrų.
Geofizikai mano, kad jų aptikta geležies srovė yra vienas iš objektų, sukuriančių Žemės magnetinį lauką. Kartu su skaitmeniniais metodais ir laboratoriniais eksperimentais, šis ir kiti atradimai, pasak ekspertų, turėtų labai paspartinti pažangą šioje geofizikos srityje. Gali būti, Moundas ir Livermoreas pabrėžia, kad netrukus mokslininkai galės nuspėti Žemės branduolio elgseną.
Jurijus Sukhovas