Leedsin Yon Moundin ja Phil Livermore -yliopiston geofyysikot uskovat, että parin tuhannen vuoden kuluttua maapallon magneettikentästä tulee käänteinen käännös. Brittiläiset tutkijat esittelivät havaintonsa The Conversation -sarakkeessa. "Lenta.ru" tarjoaa kirjoittajien tärkeimmät opinnäytetyöt ja selittää miksi geofyysikot ovat todennäköisesti oikeassa.
Magneettikenttä suojaa maata vaaralliselta kosmiselta säteilyltä kääntämällä varautuneet hiukkaset pois planeetalta. Tämä voimakenttä ei kuitenkaan ole pysyvä. Koko planeetan historian aikana on ollut ainakin useita satoja magneettikentän käännöksiä, kun pohjoisen ja eteläisen magneettinavan vaihdot vaihdetaan.
Napaisuuden kääntymisprosessissa planeetan magneettikenttä tulee monimutkaiseksi ja heikkenee. Tänä aikana sen arvo voi pudota kymmeneen prosenttiin alkuperäisestä arvosta ja samalla ei muodostu kaksi napaa, vaan useita, mukaan lukien esimerkiksi päiväntasaajan vieressä. Magneettikentän käännökset tapahtuvat keskimäärin kerran miljoonassa vuodessa, mutta käännösten välinen aika ei ole vakio.
Magneettisten käänteiden lisäksi maapallon historiassa tapahtui epätäydellisiä käännöksiä, kun magneettiset navat siirtyivät pienille leveysasteille, päiväntasaajan leikkauspisteeseen ja palasivat sitten takaisin. Viimeksi geomagneettinen käännös, ns. Brunes-Matuyama -ilmiö, tapahtui viimeksi noin 780 tuhatta vuotta sitten. Tilapäinen kääntö - Lashamp-tapahtuma - tapahtui 41 tuhatta vuotta sitten ja kesti alle tuhat vuotta, jonka aikana planeetan magneettikentän suunta muuttui tosiasiallisesti noin 250 vuodeksi.
Maa kiertoradalta
Kuva: Stuart Rankin / Flickr
Magneettikentän muutokset inversion aikana heikentävät planeetan suojaa kosmiselta säteilyltä ja nostavat Maan säteilytasoa. Jos geomagneettinen kääntö tapahtuisi tänään, se lisäisi dramaattisesti maapallon läheisten satelliittien, ilmailun ja maanpäällisen sähköinfrastruktuurin toimintaan liittyviä riskejä. Auringon aktiivisuuden voimakkaan lisääntymisen myötä tapahtuvat geomagneettiset myrskyt antavat tutkijoille mahdollisuuden arvioida uhkia, joita planeetta voi kohdata, kun sen magneettikenttä heikkenee äkillisesti.
Mainosvideo:
Vuonna 2003 aurinko myrsky aiheutti sähkökatkoksia Ruotsissa ja edellytti muutoksia lentomatkoille reittien väliaikaisten häiriöiden välttämiseksi ja satelliittien ja maan infrastruktuurin säteilyriskien vähentämiseksi. Mutta tätä myrskyä pidetään merkityksettömänä verrattuna Carrington-tapahtumaan - vuoden 1859 geomagneettiseen myrskyyn, kun auroras tapahtui jopa Karibian saarien läheisyydessä.
Samalla suurten myrskyjen mahdolliset vaikutukset nykypäivän sähköiseen infrastruktuuriin ovat edelleen epäselvät. Voimme varmasti sanoa, että sähkökatkoksista, lämmitysjärjestelmistä, ilmastoinnista, maantieteellisestä sijainnista ja Internetistä aiheutuvat taloudelliset vahingot ovat erittäin merkittäviä: vain karkein arvioin arvioidaan olevan vähintään 40 miljardia dollaria päivässä.
Myös suoraa vaikutusta, jonka magneettikentän kääntyminen tuottaa eläville olennoille ja ihmisille, on vaikea ennustaa: Nykyaikainen ihminen ei ole koko olemassaolon historiansa aikana kohdannut tällaista tapahtumaa. On tutkimuksia, joissa yritetään yhdistää geomagneettiset käännöt ja tulivuoren aktiivisuus massan sammumiseen. Mound ja Livermore huomauttavat kuitenkin, ettei vulkaanismissa ole havaittavissa aktivointia, joten todennäköisesti ihmiskunnan on käsiteltävä yksinomaan sähkömagneettisia vaikutuksia.
Maan magneettikenttä 500 vuotta ennen käännöstä (supertietokonemallinnuksen mukaan)
Kuva: GA Glatzmaier
Maan magneettikenttä heti peruutuksen jälkeen (supertietokonemallinnuksen mukaan)
Kuva: GA Glatzmaier
Maan magneettikenttä 500 vuoden käännöksen jälkeen (supertietokonemallinnuksen mukaan)
Kuva: GA Glatzmaier
On tunnettua, että monilla eläinlajeilla on jonkinlainen magnetoormitus, joka antaa heidän havaita muutokset maan magneettikentässä. Eläimet käyttävät tätä ominaisuutta navigoidakseen pitkien muuttoliikkeiden aikana. Ei ole vielä selvää, mitä vaikutusta geomagneettisella kääntymisellä on tällaisiin lajeihin. On vain tiedossa, että muinaiset ihmiset onnistuivat selviytymään menestyksekkäästi Lashamp-tapahtumasta, ja planeetan elämä koko olemassaolon historiansa aikana on joutunut vastaamaan geomagneettikentän täydellisiä käännöksiä satoja kertoja.
Kaksi tapausta - Brunes-Matuyama -ilmiön ikä ja maapallon geomagneettikentän havaittu heikentyminen noin viidellä prosentilla vuosisataa kohti - viittaavat varovaisesti siihen, että inversio voi tapahtua seuraavan kahden tuhannen vuoden aikana. Tarkempia päivämääriä on vaikea nimetä. Maapallon magneettikenttä syntyy nestemäisestä rauta-kiviytimestä, joka noudattaa samoja fysiikan lakeja kuin hydrosfääri ja ilmakehä.
Samaan aikaan ihmiskunta on oppinut ennustamaan säämuutokset vain muutama päivä eteenpäin. Noin kolmen tuhannen kilometrin syvyydessä maanpinnasta sijaitsevan ytimen tapauksessa tilanne on paljon monimutkaisempi - lähinnä johtuen äärimmäisen niukasta tiedosta planeetan sisätiloissa tapahtuvasta rakenteesta ja prosesseista. Tutkijoilla on käytettävissään likimääräisiä tietoja ytimen koostumuksesta ja rakenteesta, samoin kuin maapallolla sijaitsevien geofysikaalisten observatorioiden ja kiertoradalla olevien satelliittien maailmanlaajuisesta verkosta, joka voi mitata geomagneettisen kentän muutoksia ja seurata siten maan ytimen liikettä.
Maapallon ytimestä ei todellakaan tiedetä paljon. Esimerkiksi vasta äskettäin japanilaiset tutkijat ovat maan sisäisiä olosuhteita simuloivissa laboratoriokokeissa todenneet luotettavasti, että sen kolmas pääkomponentti on pii: sen osuus on noin viisi prosenttia maan ytimen massasta. Muita osakkeita ovat rauta (85 prosenttia) ja nikkeli (10 prosenttia). Kuten sellaisissa tapauksissa tavallista, kolmannen elementin vaihtoehtoisen hypoteesin kannattajat pysyivät, jotka uskovat, että se ei ole piitä, vaan happi.
Mercuryn värikartta
Kuva: NASA Goddardin avaruuslentokeskus / Flickr
Pienet tutkijat tietävät planeetan vaipan rakenteesta. Vain kolme vuotta sitten tuli luotettavasti tiedossa, että ylemmän ja alemman vaipan välisessä siirtymäkerroksessa, 410–660 kilometrin syvyydessä, on valtavia vesivarantoja. Myöhemmin nämä tiedot vahvistettiin toistuvasti. Lisäanalyysi osoitti, että vettä voi olla myös alla olevissa kerroksissa, noin tuhannen kilometrin syvyydessä. Mutta edes tässä tapauksessa ei tiedetä, onko se levinnyt koko kerrokseen vai käyttääkö se vain tiettyjä paikallisia alueita.
Kiipeämällä korkeammalle tasolle, tutkijat kohtaavat toisen ongelman - litosfääristen levyjen tektoniikan luonteen ja alkuperän. Tarkkaan ottaen maata pidetään ainoana aurinkojärjestelmän planeetana, jossa on tektoniikkaa, mutta kukaan ei silti tiedä milloin ja miksi se syntyi. Näihin kysymyksiin vastaaminen antaisi meille mahdollisuuden seurata mantereiden menneisyyttä ja tulevaisuutta - etenkin Wilson-syklin nykyistä vaihetta. Tutkijat esittelivät alustavat tiedot jälleen vuonna 2016 pidetyssä erikoistuneessa konferenssissa.
Maapallon magneettikentän luonne on suurin geofysikaalinen ongelma. On luotettavasti tiedossa, että Jupiterin suurimmalla satelliitilla, Ganymedellä, elohopean, maan ja neljän kaasujättelijän lisäksi, on myös magnetosfääri, mutta miten planeetta tukee omaa magnetosfääriä, tiedetään vain vähän. Tutkijoiden käytettävissä on toistaiseksi käytännössä ainoa geodynamon teoria. Tämän teorian mukaan planeetan suolistossa on metalliydin, jossa on kiinteä keskusta ja nestemäinen kuori. Radioaktiivisten elementtien hajoamisen takia lämpö vapautuu, mikä johtaa johtavan nesteen konvektiivisten virtausten muodostumiseen. Nämä virrat muodostavat planeetan magneettikentän.
Vaikka geodynamo-teoria on käytännössä kiistaton, se aiheuttaa suuria vaikeuksia. Klassisen magnetohydrodynamiikan mukaan dynaamisen vaikutuksen tulisi rapistua ja planeetan ydin jäähtyä ja kovettua. Mekanismeista, joiden vuoksi maa ylläpitää dynaamisen itsetuotannon vaikutusta, yhdessä magneettikentän havaittujen piirteiden, ensisijaisesti geomagneettisten poikkeavuuksien, kulkeutumisen ja napojen kääntymisen kanssa, ei ole vielä tarkkaa ymmärrystä.
Äskettäinen löytö raudasuihkusta maan ytimen sisällä, kuten Mound ja Livermore totesivat, todistavat tieteen kasvavista mahdollisuuksista tutkia planeetan sisäpuolella tapahtuvien prosessien dynamiikkaa. Suihku muodostettiin maapallon nestemäisessä ytimessä pohjoisnavan alapuolella sijaitsevalle alueelle. Kohteen leveys on tällä hetkellä 420 kilometriä. Suihku on saavuttanut tällaiset mitat vuodesta 2000 lähtien, ja sen leveys kasvaa vuosittain jopa 40 kilometriin.
Geofysiikit uskovat, että heidän löytämänsä rautasuihku on yksi esineistä, jotka luovat Maan magneettikentän. Yhdessä numeeristen menetelmien ja laboratoriokokeiden kanssa tämän ja muiden löytöjen tulisi asiantuntijoiden mukaan kiihdyttää huomattavasti etenemistä tällä geofysiikan alueella. On mahdollista, Mound ja Livermore huomauttavat, että tutkijat pystyvät pian ennustamaan maapallon ytimen käyttäytymisen.
Juri Sukhov