Pole magnetyczne Ziemi może się odwrócić w ciągu zaledwie kilkunastu lat. To 10 razy szybciej, niż sądzono
Naukowcy od dawna podejrzewają, że pole magnetyczne na Ziemi może się odwrócić w najbliższej przyszłości i magnetyczny biegun południowy znajdzie się tam, gdzie obecnie jest północny.
Pole magnetyczne Ziemi
Pole magnetyczne utrzymuje naszą atmosferę na miejscu i chroni nas przed szkodliwym kosmicznym promieniowaniem oraz wiatrem słonecznym. Niemniej jednak kilka razy na każdy milion lat dochodzi do przebiegunowania, w którym magnetyczny biegun północny zamienia się miejscami z magnetycznym biegunem południowym. Po raz ostatni doszło do tego 780 000 lat temu. Badacze do niedawna zakładali, że proces zamiany biegunów trwa od kilkuset do kilku tysięcy lat, a pole przesuwa się w tempie około jednego stopnia rocznie.
Najnowsze badania jednak wskazują, że zmiana ta może zajść dużo gwałtowniej, niż podejrzewano. Symulacje opublikowane kilka dni temu w periodyku naukowym Nature Communications przewidują, że pole magnetyczne może obracać się wokół Ziemi w tempie nawet dziesięciu stopni rocznie – to dziesięć razy szybciej niż wskazywały wszystkie wcześniejsze teorie i sto razy szybciej niż dotychczas obserwowano. Oznacza to, że całkowite przebiegunowanie może trwać mniej niż dwie dekady.
Jak badać zmiany pola magnetycznego?
Problem z przewidywaniem przyszłości pola magnetycznego Ziemi, które po raz ostatni zmieniło bieguny jakieś 780 000 lat temu, leży w tym, że jest to jeden gigantyczny, turbulentny chaos. Pole magnetyczne jako takie jest generowane przez prądy elektryczne w przemieszczającym się, ciekłym żelazie w zewnętrznej warstwie jądra Ziemi, jakieś 2800 km pod naszymi stopami. Wzburzona, przewodząca prąd magma generuje ładunki elektryczne, które ustalają położenie biegunów magnetycznych Ziemi oraz kształtuje niewidoczne linie pola magnetycznego otaczające naszą planetę i zbiegające się na biegunach.
Oddziaływania jądra i pola magnetycznego są złożone. Wskutek tych oddziaływań powstają plamy, które są silnie magnetyczne w jednych i słabsze w innych miejscach. Natężenie pola magnetycznego może się zmieniać w czasie, w różnych miejscach w jądrze Ziemi i na jej powierzchni. W ciekłym jądrze przepływ magmy zniekształca i rozciąga pole magnetyczne, które z kolei wpływa na przepływ magmy, opierając się tym zniekształceniom.
- Przepływ jest turbulentny i na swój sposób przypomina przepływ we wrzącej wodzie - mówi Christopher Davies Uniwersytetu w Leeds, główny autor opracowania. Stąd interakcje między magmą a polem magnetycznym są różne w różnych miejscach jądra Ziemi.
Pole magnetyczne zmienia się szybciej na równiku
Naukowcy obecnie dostrzegają taką zmienność: na dużych wysokościach geograficznych mamy plamy o wysokiej intensywności magnetycznej, a np. między Afryką i Ameryką Południową znajduje się długotrwały obszar niskiej aktywności magnetycznej, tzw. anomalia południowoatlantycka.
Choć setki lat temu to notatki nawigacyjne żeglarzy wskazywały zmiany pola magnetycznego, to od kilkudziesięciu lat zajmują się tym satelity i obserwatoria. Najnowsze obserwacje wskazują, że natężenie pola magnetycznego osłabło na przestrzeni ostatnich 160 lat, co może wskazywać na zbliżające się przebiegunowanie.
Aby sprawdzić, jak pole magnetyczne zachowuje się w dłuższej skali, Davies współpracujący z Catherine Constable z Instytutu Oceanografii Scripps w San Diego wykorzystali nowy model pola magnetycznego oparty na dużym zbiorze danych o polu magnetycznym na przestrzeni 100 000 lat. Zmiany pola magnetycznego widoczne są w osadach morskich, wystygniętej lawie czy nawet w budowanych przez człowieka strukturach.
Davies i Constable odkryli, że pole magnetyczne może zmieniać swój kierunek w tempie nawet 10 stopni rocznie na obszarach, na których pole jest słabe – to niemal 10 razy szybciej, niż wskazywały wcześniejsze symulacje i niemal 100 razy szybciej niż jakiekolwiek zmiany obserwowane obecnie.
Symulacje wskazują, że tam, gdzie obszary ciekłego jądra zmieniają kierunek, tam także dochodzi do gwałtownych zmian kierunku pola magnetycznego. Takie zmiany w jądrze występują częściej na obszarach zbliżonych do równika, co zgadza się z obserwacjami gwałtownych zmian na niskich wysokościach geograficznych.
Najnowsze dowody wskazują, że niskie szerokości geograficzne doświadczają najszybszych zmian, a to oznacza, że właśnie tam swoje instrumenty powinni skierować naukowcy analizujący zachodzące w jądrze zmiany.
