Geofizicienii de la Universitatea din Leeds Yon Mound și Phil Livermore cred că peste câteva mii de ani va exista o inversare a câmpului magnetic al Pământului. Cercetătorii britanici și-au prezentat descoperirile într-o coloană din The Conversation. „Lenta.ru” oferă principalele teze ale autorilor și explică de ce geofizicienii au cel mai probabil dreptate.
Câmpul magnetic protejează Pământul de radiațiile cosmice periculoase prin îndepărtarea particulelor încărcate departe de planetă. Cu toate acestea, acest câmp de forță nu este permanent. În întreaga istorie a planetei, au existat cel puțin câteva sute de inversări ale câmpului magnetic, când au fost schimbați poli magnetici nord și sud.
În procesul de inversare a polarității, câmpul magnetic al planetei ia o formă complexă și slăbește. În această perioadă, valoarea sa poate scădea la zece la sută din valoarea inițială și, în același timp, nu se formează doi poli, ci mai mulți, inclusiv, de exemplu, la ecuator. În medie, inversările câmpului magnetic apar o dată la fiecare milion de ani, dar intervalul dintre inversări nu este constant.
În plus față de inversările geomagnetice, inversările incomplete au avut loc în istoria Pământului, când polii magnetici s-au mutat pe latitudini joase, până la intersecția ecuatorului, apoi s-au întors înapoi. Ultima dată când o inversare geomagnetică, așa-numitul fenomen Brunes-Matuyama, a avut loc în urmă cu aproximativ 780 de mii de ani. O inversare temporară - evenimentul Lashamp - a avut loc acum 41 de mii de ani și a durat mai puțin de o mie de ani, timp în care direcția câmpului magnetic al planetei s-a schimbat efectiv timp de aproximativ 250 de ani.
Pământ de pe orbită
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Modificările câmpului magnetic în timpul inversării slăbesc protecția planetei împotriva radiațiilor cosmice și cresc nivelul radiațiilor de pe Pământ. Dacă inversarea geomagnetică s-ar întâmpla astăzi, aceasta ar crește dramatic riscurile pentru funcționarea sateliților din apropierea Pământului, a aviației și a infrastructurii electrice la sol. Furtunile geomagnetice care apar cu o creștere accentuată a activității solare oferă oamenilor de știință posibilitatea de a evalua amenințările cu care se poate confrunta planeta atunci când câmpul său magnetic este brusc slăbit.
Video promotional:
În 2003, o furtună solară a provocat întreruperi de energie în Suedia și a necesitat modificări ale rutelor de călătorie aeriană pentru a evita întreruperile temporare ale rețelei și pentru a reduce riscurile de radiații pentru sateliți și infrastructura de la sol. Dar această furtună este considerată neînsemnată în comparație cu evenimentul de la Carrington - furtuna geomagnetică din 1859, când aurorii au avut loc chiar în vecinătatea insulelor din Caraibe.
Între timp, impactul specific pe care îl poate avea o furtună majoră asupra infrastructurii electronice actuale este încă neclar. Cu siguranță, putem spune că daunele economice cauzate de întreruperile de energie electrică, sistemele de încălzire, aer condiționat, geo-locație și internet vor fi foarte semnificative: numai prin estimări brute, se estimează cel puțin 40 miliarde de dolari pe zi.
Impactul direct pe care inversiunea câmpului magnetic îl va produce asupra ființelor vii și al oamenilor este, de asemenea, greu de prevăzut: omul modern în întreaga istorie a existenței sale nu a întâlnit un astfel de eveniment. Există studii care încearcă să lege inversările geomagnetice și activitatea vulcanică de extincții în masă. Cu toate acestea, notează Mound și Livermore, nu există o activare vizibilă a vulcanismului, deci umanitatea va trebui să se ocupe exclusiv de efectele electromagnetice.
Câmpul magnetic al Pământului cu 500 de ani înainte de inversare (conform modelării supercomputerului)
Imagine: GA Glatzmaier
Câmpul magnetic al Pământului imediat după inversare (conform modelării supercomputerului)
Imagine: GA Glatzmaier
Câmpul magnetic al Pământului după 500 de ani de inversare (conform modelării supercomputerului)
Imagine: GA Glatzmaier
Se știe că multe specii de animale au o formă de magnetorecepție, ceea ce le permite să sesizeze schimbări în câmpul magnetic al Pământului. Animalele folosesc această caracteristică pentru a naviga în timpul migrațiilor lungi. Încă nu este clar ce efect va avea inversarea geomagnetică asupra acestor specii. Se știe doar că oamenii antici au reușit să supraviețuiască cu succes evenimentului Lashamp, iar viața pe planetă de-a lungul întregii istorii a existenței sale s-a confruntat cu inversări complete ale câmpului geomagnetic de sute de ori.
Două circumstanțe - vârsta fenomenului Brunes-Matuyama și slăbirea observată a câmpului geomagnetic al Pământului cu aproximativ cinci procente pe secol - sugerează cu precauție că se poate produce o inversare în următorii două mii de ani. Este dificil să numești date mai exacte. Câmpul magnetic al planetei este generat de un miez lichid de fier-piatră care se supune acelorași legi ale fizicii ca și hidrosfera și atmosfera.
Între timp, umanitatea a învățat să prezice schimbările meteorologice doar cu câteva zile înainte. În cazul miezului situat la o adâncime de aproximativ trei mii de kilometri de suprafața Pământului, situația este mult mai complicată - în primul rând datorită informațiilor extrem de rare despre structura și procesele care au loc în interiorul planetei. Oamenii de știință au la dispoziție informații aproximative despre compoziția și structura miezului, precum și o rețea globală de observatoare geofizice bazate pe sol și sateliți care orbitează, care permit măsurarea schimbărilor în câmpul geomagnetic și, astfel, urmărirea mișcării nucleului Pământului.
Nu se știe prea mult despre miezul planetei. De exemplu, doar recent oamenii de știință japonezi, în experimentele de laborator care simulează condițiile din interiorul Pământului, au stabilit în mod fiabil că a treia componentă principală a acestuia este siliciul: reprezintă aproximativ cinci procente din masa nucleului Pământului. Alte acțiuni sunt de fier (85 la sută) și nichel (10 la sută). Ca de obicei în astfel de cazuri, au rămas susținătorii ipotezei alternative a celui de-al treilea element, care cred că nu este siliciu, ci oxigen.
Harta de culori a lui Mercur
Foto: NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Puțini oameni de știință știu despre structura mantiei planetei. Cu doar trei ani în urmă, s-a știut în mod fiabil că în stratul de tranziție dintre mantaua superioară și inferioară, la o adâncime de 410-660 de kilometri, există vaste rezerve de apă. Ulterior, aceste date au fost confirmate în mod repetat. Analizele ulterioare au arătat că apa poate fi conținută și în straturile subiacente, la o adâncime de aproximativ o mie de kilometri. Dar chiar și în acest caz, nu se știe dacă acesta este dispersat în întregul strat sau ocupă doar anumite zone locale.
Urcând mai sus, oamenii de știință se confruntă cu o altă problemă - natura și originea tectonicii plăcilor litosferice. Strict vorbind, Pământul este considerat singura planetă din sistemul solar unde există tectonică, dar nimeni nu știe încă când și de ce a apărut. Răspunsul la aceste întrebări ne-ar permite să urmărim trecutul și viitorul continentelor - în special, stadiul actual al ciclului Wilson. Oamenii de știință au prezentat încă o dată datele preliminare la o conferință de specialitate desfășurată în 2016.
Natura câmpului magnetic al planetei este cea mai mare problemă geofizică. Se știe în mod sigur că, în afară de Mercur, Pământul și patru giganți de gaze, Ganymede, cel mai mare satelit din Jupiter, are și o magnetosferă, dar modul în care planeta susține propria magnetosferă este foarte puțin cunoscut. Până acum, la dispoziția oamenilor de știință există practic singura teorie a geodinamului. Conform acestei teorii, în intestinele planetei se află un miez de metal cu un centru solid și o coajă lichidă. Datorită degradării elementelor radioactive, căldura este eliberată, ceea ce duce la formarea fluxurilor convective ale unui fluid conductor. Acești curenți generează câmpul magnetic al planetei.
Deși teoria geodinamului este practic necontestată, provoacă mari dificultăți. Conform magnetohidrodinamicii clasice, efectul dinamului ar trebui să se descompună, iar miezul planetei ar trebui să se răcească și să se întărească. Încă nu există o înțelegere exactă a mecanismelor datorită căreia Pământul menține efectul de auto-generare dinamică împreună cu trăsăturile observate ale câmpului magnetic, în primul rând anomaliile geomagnetice, migrația și inversarea polului.
Descoperirea recentă a unui jet de fier în interiorul miezului Pământului, după cum au remarcat Mound și Livermore, atestă capacitățile crescânde ale științei în studierea dinamicii proceselor care au loc în interiorul planetei. Jetul s-a format în miezul exterior lichid al Pământului, în zona situată sub Polul Nord. Lățimea obiectului este în prezent de 420 de kilometri. Jetul a atins astfel de dimensiuni începând cu anul 2000, în fiecare an crescând lățimea până la 40 de kilometri.
Geofizicienii cred că jetul de fier pe care l-au descoperit este unul dintre obiectele care creează câmpul magnetic al Pământului. În combinație cu metodele numerice și experimentele de laborator, aceasta și alte descoperiri, potrivit experților, ar trebui să accelereze mult progresul în această zonă a geofizicii. Este posibil, subliniază Mound și Livermore, că în curând oamenii de știință vor putea prezice comportamentul nucleului Pământului.
Yuri Sukhov
