Prostire se od Zemlje poput nevidljivih špageta magnetsko polje planeta. Stvoreno hljebom Zemljine jezgre, ovo je polje važno za svakodnevni život: pruža zaštitu planeta od sunčevih čestica, pruža osnovu za plovidbu i možda je igralo važnu ulogu u evoluciji života na Zemlji.
Ali što bi se dogodilo ako sutra magnetsko polje Zemlje nestane? Veći broj nabijenih solarnih čestica bombardirao bi planet, stavljajući energetske mreže i satelite na fritz i povećavajući izloženost ljudima višim razinama ultraljubičastog zračenja koje uzrokuje rak. Drugim riječima, nestalo magnetsko polje imalo bi posljedice koje bi bile problematične, ali ne nužno i apokaliptične, barem u kratkom roku.
I to je dobra vijest, jer više od jednog stoljeća slabi. Čak i sada postoje posebno nepristojna mjesta, poput južnoatlantske anomalije u južnoj hemisferi, koja stvaraju tehničke probleme za satelite s niskom orbiti.
Prvo što treba shvatiti o magnetskom polju je da, čak i ako oslabi, ono neće nestati - barem, ne za milijarde godina. Zemlja duguje magnetsko polje svojoj rastaljenoj vanjskoj jezgri koja je napravljena većinom od željeza i nikla. Zračenje vanjske jezgre pokreće se pomoću konvekcije topline koja se oslobađa kako unutarnja jezgra raste i učvršćuje, rekao je John Tarduno, geofizičar sa Sveučilišta u Rochesteru. (Unutarnja jezgra raste za oko milimetar godišnje.)
Ovaj motor s magnetskim poljem, poznat kao dinamo, kroči se milijardama godina. Znanstvenici smatraju da se trenutni raspored jezgre mogao naseliti prije otprilike 1,5 milijardi godina, prema istraživanjima iz 2015. koja su tada otkrila skok u jačini magnetskog polja. No, Tarduno i njegov tim pronašli su dokaze za magnetsko polje na Zemlji u najstarijim mineralima planeta, cirkonima, koji datiraju 4,2 milijarde godina, što sugerira da aktivnost u jezgri stvara magnetizam već jako dugo.
Nije jasno zašto je dinamo započeo, rekao je Tarduno za Live Science, iako je moguće da je ogromni planetarni utjecaj koji je stvorio Mjesec mogao biti ključni pokretač. Ovaj utjecaj, koji se dogodio možda 100 milijuna godina nakon što se Zemlja spojila, mogao bi poljuljati bilo kakvu slojevitost ili slojevitost materijala u Zemljinoj jezgri: Zamislite da protresete bocu ulja i vode u planetarnom razmjeru. Taj bi poremećaj mogao potaknuti konvekciju koja i danas vodi Zemljin dinamo.
Na kraju će unutarnja jezgra vjerojatno postati dovoljno velika da konvekcija u vanjskoj jezgri više nije učinkovita i magnetsko polje će propasti. Ali taj je scenarij toliko daleko da ne vrijedi gubiti puno spavanja.
"Razgovaramo o milijardama godina", rekao je Tarduno.
Slabljenje magnetskog polja
Daleko važnije za život ljudi je da magnetsko polje slabi. Znanstvenici ovo slabljenje izravno mjere magnetskim opservatorijama i satelitima posljednjih 160 godina. Bilo da se polje prije toga raspustilo, malo je mračnije, kao što će se učiniti i sljedeće. Magnetsko polje je trenutno oko 80% dipolarno, rekao je Tarduno. To znači da uglavnom djeluje poput bar-magneta. Ako biste mogli staviti željezne filete oko planete (i ukloniti utjecaj sunca, koje stvara stalan tok nabijenih čestica zvanih solarni vjetar prema Zemlji, pušući magnetsko polje oko sebe kao duga kosa u povjetarcu), nastalo magnetsko polje linije bi pokazale čist sjever i jug. Ali 20% polja je nedipolarno, što znači da je složenije; postoje lokalne varijacije.
U prošlosti se magnetsko polje lepršalo, izmjenjujući sjever i jug. Posljednji od tih preokreta dogodio se prije 780.000 godina, oko ere Homo erectus, Slabljenje polja obično je prethodilo tim naletima, postavljajući pitanja je li neizbježan još jedan okret. Ali polje također slabi s vremenom, a zatim se ponovo ojačava bez okretanja, fenomen koji se naziva izlet.
Tarduno i njegov tim otkrili su da bi neki čudan vrtlog u jezgri u Južnoj Africi mogao pridonijeti nekoj od ovih slabosti. Čini se da ovaj vrtlog uzrokuje južnoatlantsku anomaliju, poznato slabo mjesto u polju koje se proteže od oko 190 milja (300 kilometara) istočno od Brazila preko velikog dijela Južne Amerike. Na tom se području napunjene čestice iz sunčevog vjetra spuštaju bliže nego što je to uobičajeno Zemlji. Južnoatlantska anomalija nije osobito vidljiva na terenu. Ali sateliti u orbiti oko Zemlje tamo nailaze na više štetnih solarnih čestica, a astronauti koji su putovali regijom na Međunarodnoj svemirskoj stanici izvijestili su o vizuelnim pojavama zvijezda koje su smatrane da su uzrokovane relativno visokim razinama zračenja na razini tamošnje niske Zemljine orbite. ,
Zemlja bez polja
Tarduno i njegov tim sumnjaju da bi promjene u plaštu ispod Južne Afrike u prošlosti mogle biti povod za preokret magnetskog polja. Dobra vijest je da, čak i ako polje slabi ili se priprema za let, to neće nestati; nema dokaza da je magnetsko polje nikad nestalo tijekom preokreta.
Čak i ako se polje obrne, "još uvijek ćemo imati prisutno magnetsko polje; to će jednostavno biti vrlo slabo magnetsko polje", rekao je Tarduno.
Kako bi izgledao ovaj svijet s minimalnim magnetskim poljem? Pa, vaš kompas ne bi radio, zbog jedne stvari. "Samo će biti usmjeren prema najvišem magnetskom polju", rekao je Tarduno. "Moglo bi vam biti vrlo blizu; moglo bi biti jako daleko."
Sjeverna i južna svjetlost bila bi vidljiva s donjih zemljopisnih širina, jer su ove šarene predstave rezultat interakcije naelektrisanih čestica bačenih iz sunca u sunčevom vjetru i Zemljine magnetosfere. Trenutno se te aurore pojavljuju u blizini stupova, prateći Zemljine uglavnom magnetske polja sjever-jug, ali slabije polje bi omogućilo česticama da prodru u Zemljinu atmosferu, osvjetljavajući nebo bliže ekvatoru.
Uvjeti u južnoatlantskoj anomaliji za satelite mogli bi postati uobičajeni širom svijeta, što bi uzrokovalo tehničke propuste. Solarne čestice mogu pingirati elektroniku, remeteći bitove memorije u takozvanim uznemirenjima s jednim događajem ili SEU-om. Kad solarne čestice stupaju u interakciju sa nabijenim slojem Zemljine atmosfere koji se naziva ionosfera, oni također razbijaju elektrone iz svojih molekularnih orbita. Ti slobodni elektroni tada ometaju prijenos visokofrekventnih radio valova koji se koriste za komunikaciju.
Interakcije između sunčevog vjetra i Zemljine atmosfere također mogu srušiti ozonski omotač s vremenom, rekao je Tarduno, što bi povećalo kolektivnu izloženost čovječanstvu ultraljubičastom zračenju i povećalo rizik od raka kože.
"Iako ovo za života vjerojatno ne bi bilo krajnje katastrofalno, na zemlji bi bilo mnogo veće doze zračenja bez magnetskog polja", rekao je Martin Archer, fizičar svemirske plazme na londonskom sveučilištu Queen Mary.
Malo je dokaza da su prošle varijacije magnetskog polja utjecale na život na Zemlji. Ipak, magnetsko polje nesumnjivo je oblikovalo Zemljinu površinu, pomažući da se krhka atmosfera planeta ne rasprši u svemir neumoljivim silama solarnog vjetra, rekao je Archer za Live Science.
Magnetsko polje nije presudno za atmosferu - Venera nema magnetsko polje i ima masivnu, ako nepoželjnu atmosferu - ali svakako djeluje kao dodatni zaštitni sloj. Na Marsu, koji je nekada imao magnetsko polje, ali ga je izgubio prije otprilike 4 milijarde godina, njegova je atmosfera gotovo u potpunosti oduzeta. A da postoji način da se Mjesecu da atmosfera nalik Zemlji, solarni bi ga vjetar umanjio u samo stoljeće, rekao je Archer.
