Magnetické pole planéty sa šíri od Zeme ako neviditeľné špagety. Toto pole, ktoré vytvorilo jadro Zeme, je dôležité pre každodenný život: Chráni planétu pred slnečnými časticami, poskytuje základ pre navigáciu a môže zohrávať dôležitú úlohu pri vývoji života na Zemi.
Čo by sa však stalo, keby zajtra zmizlo magnetické pole Zeme? Väčší počet nabitých slnečných častíc by bombardoval planétu, umiestnil energetické siete a satelity na fritz a zvýšil vystavenie ľudí vyšším úrovniam ultrafialového žiarenia spôsobujúceho rakovinu. Inými slovami, chýbajúce magnetické pole by malo dôsledky, ktoré by boli problematické, ale nie nevyhnutne apokalyptické, prinajmenšom v krátkodobom horizonte.
A to je dobrá správa, pretože už viac ako storočie slabne. Dokonca aj teraz existujú obzvlášť slabé miesta, ako napríklad južná atlantická anomálie na južnej pologuli, ktoré spôsobujú technické problémy pre satelity s nízkou obiehajúcou dráhou.
Prvá vec, ktorú treba pochopiť o magnetickom poli, je to, že aj keď slabne, nezmizne - prinajmenšom nie miliardy rokov. Zem vďačí za svoje magnetické pole svojmu roztavenému vonkajšiemu jadru, ktoré je väčšinou vyrobené zo železa a niklu. Mäkké vonkajšie jadro je poháňané prúdením tepla uvoľňovaného pri raste a tuhnutí vnútorného jadra, uviedol John Tarduno, geofyzik na univerzite v Rochesteri. (Vnútorné jadro rastie asi o milimeter za rok.)
Tento motor s magnetickým poľom, známy ako dynamo, sa prepadáva miliardy rokov. Vedci sa domnievajú, že súčasné základné usporiadanie sa mohlo usadiť asi pred 1,5 miliardami rokov, podľa prieskumu z roku 2015, ktorý zistil skok v sile magnetického poľa okolo tej doby. Ale Tarduno a jeho tím našli dôkazy o magnetickom poli na Zemi v najstarších mineráloch na Zemi, zirkónoch, ktoré sa datujú 4,2 miliardy rokov, čo naznačuje, že aktivita v jadre vytvára magnetizmus už veľmi dlho.
Nie je jasné, prečo sa dynamo začalo, povedal Tarduno pre Live Science, hoci je možné, že hlavným hnacím motorom mohol byť obrovský planetárny dopad, ktorý vytvoril mesiac. Tento dopad, ku ktorému došlo asi 100 miliónov rokov po stretnutí Zeme, mohol otriasť akýmkoľvek stratifikáciou alebo vrstvením materiálov v jadre Zeme: Predstavte si, že v planetárnom meradle vytrasíte fľašu oleja a vody. Toto narušenie by mohlo podporiť prúdenie, ktoré dodnes poháňa dynamiku Zeme.
Nakoniec bude vnútorné jadro pravdepodobne dostatočne veľké, aby konvekcia vo vonkajšom jadre už nebola účinná a magnetické pole zlyhá. Tento scenár je však tak ďaleko, že nestojí za to stratiť veľa spánku.
„Hovoríme miliardy rokov,“ povedal Tarduno.
Oslabenie magnetického poľa
Pre životy ľudí je oveľa dôležitejšie to, že magnetické pole oslabuje. Vedci merali toto oslabenie priamo pomocou magnetických observatórií a satelitov za posledných 160 rokov. Či bolo pole predtým slabšie, je trochu temnejšie, ako to bude robiť ďalej. Magnetické pole je v súčasnosti asi 80% dipolárnych, povedal Tarduno. To znamená, že funguje väčšinou ako tyčový magnet. Ak by ste mohli okolo planéty umiestniť železné piliny (a odstrániť vplyv slnka, ktorý chrlí konštantný prúd nabitých častíc nazývaný slnečný vietor smerom k Zemi, ktorý fúka magnetické pole okolo ako dlhé vlasy vo vetre), výsledné magnetické pole čiary by ukázali jasný sever a juh. Ale 20% poľa je nepipolárne, čo znamená, že je to komplikovanejšie; existujú miestne variácie.
V minulosti magnetické pole prevrátilo a prehodilo sever a juh. Posledné z týchto zvratov sa stalo pred 780 000 rokmi, okolo éry Homo erectus, Zoslabenie poľa zvyčajne predchádzalo týmto preklopeniam, čo vyvoláva otázky o tom, či hrozí ďalšie preklopenie. Pole sa ale občas oslabuje a potom znova zosilňuje bez preklápania, čo je jav nazývaný exkurzia.
Tarduno a jeho tím zistili, že k tejto slabosti môže prispievať divný vír v jadre Južnej Afriky. Zdá sa, že tento vír spôsobuje anomáliu južného Atlantiku, známe slabé miesto na poli, ktoré sa tiahne od asi 300 kilometrov východne od Brazílie cez veľkú časť Južnej Ameriky. V tejto oblasti nabité častice zo slnečného vetra klesajú bližšie ako obvykle na Zem. Anomálie južného Atlantiku nie je na zemi nijako zreteľná. Satelity obiehajúce okolo Zeme tam však narážajú na škodlivejšie slnečné častice a astronauti, ktorí prešli touto oblasťou na Medzinárodnej vesmírnej stanici, uviedli, že vizuálne javy streleckej hviezdy sú spôsobené relatívne vysokou úrovňou žiarenia na úrovni nízkej obežnej dráhy Zeme. ,
Zem bez poľa
Tarduno a jeho tím majú podozrenie, že kolísanie plášťa v Južnej Afrike mohlo byť v minulosti spúšťacím bodom pre zmenu magnetického poľa. Dobrá správa je, že aj keď sa pole oslabuje alebo sa chystá prevrátiť, nezmizne; neexistuje žiadny dôkaz o tom, že by magnetické pole počas reverzácie úplne zmizlo.
Aj keď sa pole obráti, „stále budeme mať nejaké magnetické pole; bude to iba veľmi slabé magnetické pole,“ uviedol Tarduno.
Ako by vyzeral tento svet s minimálnym magnetickým poľom? No, kompas by pre jednu vec nefungoval. „Bude to len smerovať k najvyššiemu magnetickému poľu,“ povedal Tarduno. „Mohlo by to byť veľmi blízko teba; mohlo by to byť veľmi ďaleko.“
Severné a južné svetlá by boli viditeľné z nižších zemepisných šírok, pretože tieto farebné predstavenia sú výsledkom interakcie medzi nabitými časticami vrhanými zo slnka v slnečnom vetre a magnetosférou Zeme. V súčasnosti sa tieto polárne žiary objavujú v blízkosti pólov podľa magnetických siločiar severských a juhových zemských smerov, ale slabšie pole by umožnilo časticiam preniknúť do zemskej atmosféry a rozsvietiť oblohu bližšie k rovníku.
Podmienky satelitov v južnom Atlantiku by sa mohli stať bežnými po celom svete, čo by spôsobilo technické chyby. Solárne častice môžu pingovať elektroniku a narušiť kúsky pamäte v takzvaných rozrušeniach jednotlivých udalostí alebo SEU. Keď slnečné častice interagujú s nabitou vrstvou zemskej atmosféry nazývanej ionosféra, tiež klepajú elektróny bez ich molekulárnych dráh. Tieto voľné elektróny potom interferujú s prenosom vysokofrekvenčných rádiových vĺn používaných na komunikáciu.
Interakcie medzi slnečným vetrom a zemskou atmosférou môžu v priebehu času tiež narušiť ozónovú vrstvu, uviedol Tarduno, čo by zvýšilo kolektívne vystavenie sa ultrafialovému žiareniu ľudstva a zvýšilo riziká rakoviny kože.
„Hoci to pravdepodobne nebude život úplne katastrofické, na zemi by bola oveľa vyššia dávka žiarenia bez magnetického poľa,“ povedal Martin Archer, fyzik z vesmírnej plazmy na Queen Mary University v Londýne.
Existuje len málo dôkazov o tom, že minulé zmeny magnetického poľa ovplyvnili život na Zemi. Napriek tomu magnetické pole bezpochyby formovalo zemský povrch, čím pomáha zabrániť tomu, aby krehká atmosféra planéty bola vyhodená do vesmíru neúprosnou silou slnečného vetra.
Magnetické pole nie je rozhodujúce pre vytvorenie atmosféry - Venuša nemá žiadne magnetické pole a má masívne, ak nie nevhodné atmosféry -, ale určite funguje ako dodatočná ochranná vrstva. Mars, ktorý mal predtým magnetické pole, ale stratil ho pred asi 4 miliardami rokov, má takmer úplne zbavenú atmosféru. A ak by existoval spôsob, ako dať Mesiacu atmosféru podobnú Zemi, slnečný vietor by ju za pouhých storočie ničil, povedal Archer.
