Geofyzici z University of Leeds Yon Mound a Phil Livermore veria, že o niekoľko tisíc rokov dôjde k inverzii magnetického poľa Zeme. Britskí vedci prezentovali svoje zistenia v stĺpci The Conversation. "Lenta.ru" poskytuje hlavné tézy autorov a vysvetľuje, prečo majú geofyzici pravdu.
Magnetické pole chráni Zem pred nebezpečným kozmickým žiarením odvádzaním nabitých častíc od planéty. Toto silové pole však nie je trvalé. V celej histórii planéty došlo k výmene najmenej niekoľkých stoviek magnetických polí, keď sa vymieňali severné a južné magnetické póly.
V procese obrátenia polarity nadobúda magnetické pole planéty komplexný tvar a oslabuje sa. Počas tohto obdobia môže jeho hodnota klesnúť na desať percent pôvodnej hodnoty a súčasne sa nevytvoria dva póly, ale niekoľko, vrátane napríklad rovníka. V priemere k zmenám magnetického poľa dochádza raz za milión rokov, ale interval medzi zmenami nie je konštantný.
Okrem geomagnetických zvratov nastali v dejinách Zeme aj neúplné zvraty, keď sa magnetické póly presunuli do nízkych zemepisných šírok až k priesečníku rovníka a potom sa vrátili späť. Naposledy sa geomagnetický zvrat, takzvaný jav Brunes-Matuyama, vyskytol asi pred 780 000 rokmi. Dočasný zvrat - udalosť Lashamp - sa udial pred 41 000 rokmi a trval menej ako tisíc rokov, počas ktorých sa smer magnetického poľa planéty skutočne zmenil asi 250 rokov.
Zem z obežnej dráhy
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Zmeny v magnetickom poli počas inverzie oslabujú ochranu planéty pred kozmickým žiarením a zvyšujú úroveň žiarenia na Zemi. Keby sa dnes geomagnetické zvraty stalo, dramaticky by to zvýšilo riziká pre prevádzku satelitov blízkej Zeme, leteckej a pozemnej elektrickej infraštruktúry. Geomagnetické búrky, ktoré sa vyskytujú s prudkým nárastom slnečnej aktivity, dávajú vedcom príležitosť vyhodnotiť hrozby, ktorým môže planéta čeliť, keď sa jej magnetické pole náhle oslabí.
Propagačné video:
V roku 2003 spôsobila slnečná búrka výpadky elektrickej energie vo Švédsku a vyžadovala zmeny na trasách leteckej dopravy, aby sa predišlo dočasným prerušeniam siete a znížili sa riziká žiarenia pre satelity a pozemnú infraštruktúru. Táto búrka je však v porovnaní s udalosťou v Carringtone považovaná za zanedbateľnú - geomagnetická búrka z roku 1859, kedy sa ajuróry vyskytli aj v blízkosti karibských ostrovov.
Medzitým konkrétny vplyv, ktorý môže mať veľká búrka na dnešnú elektronickú infraštruktúru, je stále nejasný. Môžeme určite povedať, že hospodárske škody spôsobené výpadkami energie, vykurovacími systémami, klimatizáciou, geografickým umiestnením a internetom budú veľmi významné: iba podľa odhadov sa odhaduje najmenej 40 miliárd dolárov denne.
Priamy vplyv, ktorý bude mať inverzia magnetického poľa na živé bytosti a ľudí, je tiež ťažké predvídať: moderný človek sa v celej histórii svojej existencie nestretol s takouto udalosťou. Existujú štúdie, ktoré sa snažia spojiť geomagnetické zvraty a sopečnú činnosť s hromadnými vyhynutiami. Mound a Livermore však poznamenávajú, že niet výraznej aktivácie vulkanizmu, takže ľudstvo sa pravdepodobne bude musieť zaoberať výlučne elektromagnetickými účinkami.
Magnetické pole Zeme 500 rokov pred obrátením (podľa modelovania superpočítačom)
Obrázok: GA Glatzmaier
Magnetické pole Zeme bezprostredne po zvrate (podľa modelovania superpočítačom)
Obrázok: GA Glatzmaier
Magnetické pole Zeme po 500 rokoch zvratu (podľa modelovania superpočítačom)
Obrázok: GA Glatzmaier
Je známe, že mnoho druhov zvierat má nejakú formu magnetorecepcie, ktorá im umožňuje snímať zmeny v magnetickom poli Zeme. Zvieratá používajú túto funkciu na navigáciu počas dlhých migrácií. Zatiaľ nie je jasné, aký vplyv bude mať geomagnetický zvrat na tieto druhy. Je známe iba to, že starí ľudia dokázali úspešne prežiť Lashampovu udalosť a život na planéte počas celej histórie jej existencie čelil stokrát úplnému zvráteniu geomagnetického poľa.
Dve okolnosti - vek javu Brunhes-Matuyama a pozorované oslabenie geomagnetického poľa Zeme o približne päť percent za storočie - naznačujú opatrne, že k inverzii môže dôjsť v priebehu nasledujúcich dvetisíc rokov. Je ťažké pomenovať presnejšie dátumy. Magnetické pole planéty je tvorené tekutým železo-kamenným jadrom, ktoré dodržiava rovnaké fyzikálne zákony ako hydrosféra a atmosféra.
Medzitým sa ľudstvo naučilo predpovedať zmeny počasia len o pár dní vopred. V prípade jadra, ktoré sa nachádza v hĺbke asi 3 000 kilometrov od zemského povrchu, je situácia oveľa komplikovanejšia - predovšetkým kvôli extrémne nedostatočným informáciám o štruktúre a procesoch prebiehajúcich vo vnútri planéty. Vedci majú k dispozícii približné informácie o zložení a štruktúre jadra, ako aj o globálnej sieti pozemných geofyzikálnych observatórií a obiehajúcich satelitov, ktoré dokážu merať zmeny v geomagnetickom poli a tak sledovať pohyb jadra Zeme.
O jadre planéty nie je veľa známe. Napríklad iba nedávno japonskí vedci v laboratórnych experimentoch simulujúcich podmienky vo vnútri Zeme spoľahlivo preukázali, že jeho treťou hlavnou zložkou je kremík: predstavuje asi päť percent hmotnosti jadra Zeme. Ďalšie podiely sú v železe (85 percent) a niklu (10 percent). Ako zvyčajne v takýchto prípadoch, podporovatelia alternatívnej hypotézy tretieho prvku zostali, ktorí sa domnievajú, že nejde o kremík, ale o kyslík.
Farebná mapa Ortuť
Foto: NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Málo vedcov vie o štruktúre plášťa planéty. Len pred tromi rokmi sa spoľahlivo zistilo, že v prechodnej vrstve medzi horným a dolným plášťom, v hĺbke 410 - 660 km, existujú obrovské zásoby vody. Následne boli tieto údaje opakovane potvrdené. Ďalšia analýza ukázala, že voda môže byť tiež obsiahnutá v spodných vrstvách v hĺbke asi tisíc kilometrov. Ale ani v tomto prípade nie je známe, či je rozptýlený v celej vrstve alebo či zaberá iba určité miestne oblasti.
Lezenie vyššie, vedci čelia ďalšiemu problému - povahe a pôvodu tektoník litosférických dosiek. Presne povedané, Zem je považovaná za jedinú planétu v slnečnej sústave, kde je tektonika, ale nikto stále nevie, kedy a prečo vznikla. Odpoveď na tieto otázky by nám umožnila sledovať minulosť a budúcnosť kontinentov - najmä súčasnú fázu Wilsonovho cyklu. Vedci predstavili predbežné údaje opäť na odbornej konferencii, ktorá sa konala v roku 2016.
Povaha magnetického poľa planéty je najväčší geofyzikálny problém. Je spoľahlivo známe, že okrem Merkúra má Zem a štyri plynové giganty aj Ganymede, najväčší satelit Jupitera, magnetosféru, ale to, ako planéta podporuje svoju vlastnú magnetosféru, je veľmi málo známe. Vedci zatiaľ majú k dispozícii prakticky jedinú teóriu geodynama. Podľa tejto teórie je v útrobách planéty kovové jadro s pevným stredom a tekutým plášťom. V dôsledku rozkladu rádioaktívnych prvkov sa uvoľňuje teplo, čo vedie k vytváraniu konvekčných tokov vodivej tekutiny. Tieto prúdy vytvárajú magnetické pole planéty.
Aj keď teória geodynamiky je prakticky nesporná, spôsobuje veľké problémy. Podľa klasickej magnetohydrodynamiky by sa mal dynamo efekt rozpadnúť a jadro planéty by sa malo ochladiť a stvrdnúť. Stále neexistuje presné pochopenie mechanizmov, vďaka ktorým si Zem udržuje dynamický efekt generovania spolu so pozorovanými vlastnosťami magnetického poľa, predovšetkým geomagnetickými anomáliami, migráciou a obrátením pólov.
Nedávny objav železného lúča vo vnútri jadra Zeme, ako poznamenali Mound a Livermore, svedčí o rastúcich schopnostiach vedy pri štúdiu dynamiky procesov prebiehajúcich vo vnútri planéty. Tryska bola vytvorená v tekutom vonkajšom jadre Zeme v oblasti pod severným pólom. Šírka objektu je v súčasnosti 420 kilometrov. Tryska dosahuje také rozmery od roku 2000, každý rok sa zväčšuje na šírku až 40 kilometrov.
Geofyzici veria, že železné lúče, ktoré objavili, sú jedným z objektov, ktoré vytvárajú zemské magnetické pole. V kombinácii s numerickými metódami a laboratórnymi experimentmi by tento a ďalšie objavy mali podľa odborníkov výrazne urýchliť pokrok v tejto oblasti geofyziky. Je možné, zdôrazňujú Mound a Livermore, že vedci budú čoskoro schopní predpovedať správanie jadra Zeme.
Jurij Suka