Ištiesimas iš žemės kaip nematomas spagečiai yra planetos magnetinis laukas. Sukurtas dėl žemės branduolio kaita, šis laukas yra svarbus kasdieniam gyvenimui: Jis apsaugo planetą nuo saulės dalelių, suteikia navigacijos pagrindą ir galėjo turėti svarbų vaidmenį gyvybės Žemėje evoliucijoje.
Bet kas nutiktų, jei rytoj išnyktų Žemės magnetinis laukas? Didesnis įkrautų Saulės dalelių skaičius bombarduos planetą, padėdamas elektros tinklus ir palydovus frizui ir padidindamas žmonių poveikį aukštesniam vėžį sukeliančios ultravioletinės radiacijos lygiui. Kitaip tariant, trūkstamas magnetinis laukas turėtų pasekmių, kurios būtų problematiškos, bet nebūtinai apokaliptinės, bent jau per trumpą laiką.
Ir tai yra gera žinia, nes daugiau nei šimtmetį ji silpnėjo. Net ir dabar yra ypač neryškių dėmių, pavyzdžiui, Pietų Atlanto anomalija pietiniame pusrutulyje, kurios sukuria technines problemas mažai orbitaliuojančių palydovų.
Pirmasis dalykas, kurį reikia suprasti apie magnetinį lauką, yra tas, kad net jei jis susilpnėja, jis neišnyks - bent jau ne per milijardus metų. Žemė dėl savo išlydyto išorinio šerdies, kuris daugiausia pagamintas iš geležies ir nikelio, yra skolingas savo magnetiniam laukui. Iškepusį išorinį šerdį maitina konvekcija išleidžiamos šilumos, kai vidinė šerdis auga ir sukietėja, sakė Johnas Tarduno, geofizikas iš Ročesterio universiteto. (Vidinė šerdis užauga maždaug milimetru per metus.)
Šis magnetinio lauko variklis, žinomas kaip dinamo, šlubuoja milijardus metų. Remiantis 2015 m. Tyrimais, kurie nustatė magnetinio lauko stiprio šuolį maždaug tada, mokslininkai mano, kad dabartinė pagrindinė struktūra galėjo įsitvirtinti maždaug prieš 1,5 milijardo metų. Tačiau Tarduno ir jo komanda rado įrodymų dėl seniausių planetos mineralų - cirkonų - magnetinio lauko Žemėje, datuojamų 4,2 milijardo metų, ir tai rodo, kad veikla šerdyje labai ilgą laiką sukuria magnetizmą.
Neaišku, kodėl prasidėjo dinamo, Tarduno pasakojo „Live Science“, nors gali būti, kad milžiniškas planetos poveikis, sukūręs Mėnulį, galėjo būti pagrindinis variklis. Šis smūgis, kuris įvyko gal 100 milijonų metų po to, kai susivienijo Žemė, galėjo sukrėsti bet kokį žemės sluoksnyje esančių medžiagų stratifikavimą ar sluoksniavimą: Įsivaizduokite, kad suplaksite buteliuką aliejaus ir vandens planetos mastu. Šis sutrikimas galėjo paskatinti konvekciją, kuri ir šiandien tebevadina Žemės dinamą.
Galų gale vidinė šerdis greičiausiai išaugs pakankamai didelė, kad konvekcija išorinėje šerdyje nebebūtų efektyvi, o magnetinis laukas nepavyktų. Bet tas scenarijus yra taip toli, kad neverta ilgai miegoti.
„Mes kalbame milijardus metų“, - sakė Tarduno.
Silpnėjantis magnetinis laukas
Žmonių gyvenimui daug aktualesnė yra tai, kad silpnėja magnetinis laukas. Mokslininkai pastaruosius 160 metų šį silpnėjimą matavo tiesiogiai magnetinėmis observatorijomis ir palydovais. Tai, ar laukas anksčiau neišsisklaidė, yra truputį liūdniau, kaip bus toliau. Tarduno teigimu, šiuo metu magnetinis laukas yra apie 80% dipolinio. Tai reiškia, kad jis dažniausiai veikia kaip strypo magnetas. Jei galėtumėte aplink pasaulį užklijuoti geležies drožles (ir pašalinti saulės, skleidžiančios nuolatinę įkrautų dalelių, vadinamų saulės vėjeliu, srautą link Žemės, poveikį, pučiantį magnetinį lauką kaip ilgi plaukai vėjyje), atsirandantis magnetinis laukas linijos parodytų aiškią šiaurę ir pietus. Tačiau 20% lauko yra nepipoliarūs, tai reiškia, kad jis yra sudėtingesnis; yra vietinių variantų.
Anksčiau magnetinis laukas sklandė, keisdamasis šiaurę ir pietus. Paskutinis iš šių atstatymų įvyko prieš 780 000 metų, maždaug XX a Homo erectus. Laukas silpnėja paprastai prieš šiuos atvartus, todėl kyla klausimų, ar neišvengiamas kitas atlenkimas. Bet kartais laukas taip susilpnėja, o paskui vėl sustiprėja neapsiverčiant - reiškinys vadinamas ekskursija.
Tarduno ir jo komanda nustatė, kad keistas sūkurys pagrindinėje Pietų Afrikos dalyje gali prisidėti prie šio trūkumo. Atrodo, kad šis sūkurys sukelia Pietų Atlanto anomaliją, žinomą silpną vietą lauke, kuri driekiasi nuo maždaug 190 mylių (300 km) į rytus nuo Brazilijos per didžiąją Pietų Amerikos dalį. Šioje srityje saulės vėjo įkrautos dalelės panardina arčiau nei įprastai Žemė. Pietų Atlanto anomalija nėra ypač pastebima žemėje. Tačiau Žemės orbitoje skriejantys palydovai ten aptinka daugiau žalojančių saulės dalelių, o astronautai, pervažiavę šį regioną Tarptautinėje kosminėje stotyje, pranešė, kad vizualiniai fotografijos žvaigždės reiškiniai, manoma, atsirado dėl gana aukšto radiacijos lygio žemoje Žemės orbitoje. .
Žemė be lauko
Tarduno ir jo komanda įtaria, kad mantijos pokytis po Pietų Afriką praeityje galėjo būti magnetinio lauko pasikeitimo taškas. Geros žinios yra tai, kad net laukas silpnėjant ar ruošiantis lipti, jis neišnyks; nėra jokių įrodymų, kad magnetinis laukas atvirkštinio apvertimo metu visiškai išnyko.
Net jei laukas pasikeis, „mes vis tiek turėsime magnetinį lauką; jis tiesiog bus labai silpnas magnetinis laukas“, - teigė Tarduno.
Kaip atrodytų šis pasaulis su minimaliu magnetiniu lauku? Na, jūsų kompasas neveiks. „Tai tiesiog bus nukreipta į aukščiausią magnetinį lauką“, - teigė Tarduno. "Tai gali būti labai arti jūsų; jis gali būti labai toli".
Šiaurinis ir pietinis žiburiai būtų matomi iš mažesnių platumų, nes šie spalvingi vaizdai yra įkrautų dalelių, iš saulės išvarytų saulės vėjo, ir Žemės magnetosferos sąveikos rezultatas. Šiuo metu šie aurorai atsiranda prie polių, sekant iš esmės šiaurės – pietų magnetinio lauko linijomis, tačiau silpnesnis laukas leistų dalelėms prasiskverbti į Žemės atmosferą, apšviesdamas dangų arčiau pusiaujo.
Palydovų Pietų Atlanto anomalijos sąlygos gali pasidaryti įprastos visame pasaulyje, o tai sukeltų techninių trikdžių. Saulės dalelės gali pritraukti elektroniką, sutrikdydamos atminties bitus, vadinamus vieno įvykio sutrikimais arba SEU. Kai saulės dalelės sąveikauja su įkrautu Žemės atmosferos sluoksniu, vadinamu jonosfera, jos taip pat beldžiasi į elektronus, neturinčius savo molekulinių orbitų. Tuomet šie laisvieji elektronai trukdo perduoti aukšto dažnio radijo bangas, naudojamas ryšiams.
Tarduno teigimu, saulės vėjo ir Žemės atmosferos sąveika laikui bėgant taip pat gali suskaidyti ozono sluoksnį, o tai padidins bendrą žmonijos ultravioletinės spinduliuotės poveikį ir padidins odos vėžio riziką.
"Nors tai tikriausiai nebūtų visiškai katastrofiška gyvenimui, žemėje be magnetinio lauko būtų daug didesnė radiacijos dozė", - sakė Londono Karalienės Marijos universiteto kosmoso plazmos fizikas Martinas Archeris.
Yra mažai įrodymų, kad praeities magnetinio lauko kitimai paveikė gyvybę Žemėje. Vis dėlto magnetinis laukas neabejotinai suformavo Žemės paviršių ir padėjo apsaugoti trapią planetos atmosferą nuo pūtimo į kosmosą negailestingos saulės vėjo jėgos, Archeris pasakojo „Live Science“.
Magnetinis laukas neturi lemiamos reikšmės atmosferai - Venera neturi magnetinio lauko ir turi didžiulę, jei nepageidaujamą, atmosferą - tačiau jis tikrai veikia kaip papildomas apsauginis sluoksnis. Marso, kuris anksčiau turėjo magnetinį lauką, bet jį prarado prieš maždaug 4 milijardus metų, atmosfera buvo beveik visiškai pašalinta. Ir jei būtų būdas Mėnuliui suteikti atmosferą, panašią į Žemę, Saulės vėjas ją per visą šimtmetį nugvelbtų į nieką, sakė Archeris.
