Предстои смяна на магнитните полюси на Земята, която ще предизвика катаклизъм

Обикновено приемаме магнитно поле на Земята за даденост, а то ни предпазва от опасната космическа радиация. Без него животът на планетата нямаше да бъде възможен, не и под формата, която ние познаваме. Но интензитетът на земното магнитно поле намалява със стряскаща скорост. Имайки предвид геологическата история на Земята, възможно е да се намираме в навечерието на обръщане на магнитните полюси.

Подобни явления се случват сравнително често на Земята или поне от геологическа гледна точка. Последното е било само преди няколко хиляди години. Поради тази причина древните магмени скали, свидетелство за вулканичната дейност преди хилядолетия, могат да предоставят на учените информация как е еволюирало земното магнитно поле през отделните геологически периоди.

Ако разгледаме сърцевината на вулканичните скали, взети от океанското дъно, можем да изследваме богатите на желязо – и поради тази причина намагнитизирани – минерали, които са запечатали моментната ориентация на магнитните полюси преди десетки хиляди години. Анализите на тези скали показват, че поляризацията на магнитното поле се е променяла с времето, т.е. в миналото полюсите са се обръщали няколко пъти. Но те също така разкриват един много смущаващ факт: това не се е случвало през последните 780 000 години.

Имайки предвид, че силата на магнитното поле е намаляла с 10% от първото му измерване от Карл Фридрих Гаус през 1832 г., учените се опитват да разберат какво задейства процеса на обръщане на полюсите. И се оказва, че всички ние може би в момента сме свидетели на ранните фази на това явление. За да разберат как обръщането на полюсите ще засегне живота на Земята, изследователите първо трябва да открият повода и причината за случващото се.

Земното магнитно поле, подобно на всички магнитни полета, се създава и поддържа от т. нар. геодинамо, намиращо се в ядрото на планетата, съставено от разтопен метал. Когато въртенето на Земята завихри течното желязо във външното ядро, електропроводимата течност създава магнитното поле. Обикновено геодинамото се нуждае от огромно количество управляваща течност, запас от енергия и въртящ се елемент, за да функционира. Тези условия са жизненоважни за поддържането на магнитното поле. Ако някое от тях се промени, променя се и магнитното поле.

Учените са направили грубо математическо изчисление, че до самоизключването на динамото остават около 100 000 години (разбира се, надяваме се, че грешат). Дългата времева рамка се дължи на огромния размер на земното ядро и магнитната дифузивност. Геологическите данни от друга страна сочат, че обръщането на полюсите се случва през по-кратки периоди от време – на всеки 4 000 до 10 000 години. Тези сравнително бързи обръщания индикират, че тази нестабилност може да унищожи първоначалната поляризация, като същевременно създаде нова.

За да научат повече за това как и защо полюсите започват да се обръщат, сателити като Magsat и Oersted правят снимки на силата на магнитното поле на повърхността на Земята. Анализът на тези данни разкрива процес, който може да задейства обръщането: когато нормалната посока на магнитното поле е противоположна на естествената за региона, се наблюдава потенциална нестабилност.

"Разпространението на магнитния поток в горната част на ядрото (или повърхността на Земята) се определя от точната времева и пространствена турбулентна конвекция, зависима от силата на Кориолис, действаща във вътрешността на течното ядро. Същият процес създава малки области от обърнати магнитни полета в горната част на ядрото," казва Гари Галцмайер, професор от Калифорнийския университет в Санта Круз.

Най-големите от тези области с обърнато поле се простират от Южна Африка до Южна Америка. Там местният магнитен поток е с неочаквана посока, поради което по-голямата му част в това полукълбо е противоположна поляризация. Нещо повече, наблюдава се, че по-стари подобни области се движат към полюсите, което е причината за регистрирания спад в диполната сила на динамото.

Въпреки че това не обяснява как тези полюси могат да се обърнат, ние знаем защо се случва или поне може да очакваме обръщането скоро.

Електрическият ток в земното ядро не позволява на сателитите да сканират състоянието на магнитното поле под повърхността на нашата планета. Поради тази причина не е възможно реконструирането на ядрото на планетата, откъдето произхожда и потокът. Тук идват на помощ суперкомпютрите, които помагат на учените да погледнат малко по-дълбоко. И какъв по-добър начин да разберем магнитното поле от това да направим симулация на самото динамо и неговата работа?

За тази цел Галцмайер е разработил 3D компютърни модели, с чиято помощ може да изследва структурата и динамиката във вътрешността на планетата. В продължение на една година учените извършвали 12-часови симулации, които пресъздали последните 300 000 години от еволюирането на земното геодинамо. При този експеримент се формирали области с обърнато магнитно поле, подобни на онези в реалния свят. Но вместо напълно да разрушат оригиналното поле, тези области създали ново слабо поле, на което му отнело 9 000 години да завземе абсолютния контрол над ядрото.

Въпреки реалистичната симулация, съществуват разлики между компютърните модели и онова, което се случва в действителност дълбоко в земното ядро. Това се дължи на факта, че суперкомпютрите не могат точно да определят турбуленциите във вътрешността на Земята.

"Дори най-добрите ни теоретични и числени модели не могат да дадат отговор на въпроса точно какво се случва, за да причини обръщането. Учените са открили няколко различни начина, по които подобни системи могат да извършват обръщанията, но не е ясно, дали някой от тези механизми наистина се случва при Земята", казва Джонатан Маунд, професор в университета в Лийдс, Великобритания.

Онова, което знаем е, че в момента под нас се наблюдават същите явления. Тромавото обръщане на полюсите, Южноатлантическата аномалия и повсеместното намаляване на интензитета на земното магнитно поле ни карат да се запитаме дали обръщането на магнитните полюси не ни дебне зад ъгъла.

"Процесът на работа на геодинамото е много хаотичен и изглежда постоянно се опитва да се обърне, но много рядко успява. При сегашната скорост, с която намалява интензитетът на геомагнитното поле, обръщането може да започне най-рано след няколко хиляди години. И е също толкова вероятно да не се случи по това време", казва Галцмайер.

Проблемът, пред който са изправени двата сателита и суперкомпютрите, е един и същ. Те не могат да ни покажат условия в земното ядро в реално време. При обръщане магнитното поле демонстрира многополюсен характер и симулирането му изисква подробни геометрични данни както за полюсите, така и за еволюцията им с времето, с които към момента не разполагаме. Чрез последните числени симулации са регистрирани стотици обръщания на полюсите, но те са все още на светлинни години от точното пресъздаване на земното динамо. Поради тази причина ние не можем да дадем еднозначен отговор на наболелия въпрос.

Ако полюсите се обърнат по време на преходния период, силата на магнитното поле ще падне (средната продължителност на този период е около 5 000 години), оставяйки Земята незащитена от екстремната космическа радиация, което ще повлияе пагубно както върху всички електронни мрежи и устройства, така и върху целия живот на планетата. Птиците и пеперудите ще загубят чувство за навигация, тъй като използват геомагнетизма като ориентир при миграциите си. Човешкото тяло е много уязвимо за космическата радиация и случаите на рак рязко ще нараснат. В мозъка ни има вдишан магнетит, като големите количества от веществото се свързват с болестта на Алцхаймер.

Въпреки това не може да предскажем какви точно ще са последствията след евентуално обръщане на полюсите, тъй като животът и технологиите в далечното бъдеще може би ще се различават коренно от днешните. Или пък животът на планетата отдавна ще е изтрит… Може единствено да се надяваме, че ако е оцелял дотогава, човешкият вид ще е измислил как да се справи с феномена и катастрофалното му въздействие.

Съчетавайки данните от наблюденията с числените модели, учените са установили известна закономерност между жизнения цикъл и бъдещето на земното геодинамо. С нарастването на изчислителната мощ тези две области неминуемо ще продължат да работят в симбиоза, увеличавайки познанията ни за характера на този очевидно естествен природен феномен. А сега си отдъхнете – животът на планетата е в безопасност… поне засега.

По статията работи: Величка Мартинова
Източник: cs.astronomy.com
Снимка: futurism.com