Geofyzici z University of Leeds Yon Mound a Phil Livermore věří, že za několik tisíc let dojde k inverzi magnetického pole Země. Britští vědci představili svá zjištění ve sloupci The Conversation. "Lenta.ru" poskytuje hlavní teze autorů a vysvětluje, proč mají geofyzici pravdu.
Magnetické pole chrání Zemi před nebezpečným kosmickým zářením odvrácením nabitých částic od planety. Toto silové pole však není trvalé. V celé historii planety došlo k výměně nejméně několika stovek změn magnetického pole, když byly zaměněny severní a jižní magnetické póly.
V procesu obrácení polarity nabývá magnetické pole planety složitý tvar a oslabuje. Během tohoto období může jeho hodnota klesnout na deset procent původní hodnoty a současně se nevytvoří dva póly, ale několik, včetně například rovníku. V průměru dochází k obrácení magnetického pole jednou za milion let, ale interval mezi obrácením není konstantní.
Kromě geomagnetických zvratů došlo v historii Země k neúplným zvratům, kdy se magnetické póly přesunuly do nízkých šířek, až k průniku rovníku a poté se vrátily. Naposledy se geomagnetický obrat, tzv. Brunes-Matuyama fenomén, objevil asi před 780 tisíci lety. Dočasný zvrat - událost Lashamp - se stal před 41 tisíci lety a trval méně než tisíc let, během nichž se směr magnetického pole planety ve skutečnosti změnil asi 250 let.
Země z oběžné dráhy
Fotografie: Stuart Rankin / Flickr
Změny v magnetickém poli během inverze oslabují ochranu planety před kosmickým zářením a zvyšují úroveň záření na Zemi. Pokud by k geomagnetickému zvratu došlo dnes, dramaticky by to zvýšilo rizika pro provoz satelitů blízkého Země, letecké a pozemní elektrické infrastruktury. Geomagnetické bouře, které se vyskytují s prudkým nárůstem sluneční aktivity, dávají vědcům příležitost posoudit hrozby, kterým může planeta čelit, když je její magnetické pole náhle oslabeno.
Propagační video:
V roce 2003 způsobila sluneční bouře výpadky elektřiny ve Švédsku a vyžadovala změny na trasách letecké dopravy, aby nedošlo k dočasnému narušení sítě a ke snížení radiačních rizik pro satelity a pozemní infrastrukturu. Tato bouře je však ve srovnání s událostí v Carringtonu považována za zanedbatelnou - geomagnetická bouře z roku 1859, kdy se aurory vyskytly i v blízkosti karibských ostrovů.
Mezitím však není jasný konkrétní dopad, který by mohla mít hlavní bouře na dnešní elektronickou infrastrukturu. Jistě lze říci, že ekonomické škody způsobené výpadky energie, vytápěcími systémy, klimatizací, geografickým umístěním a internetem budou velmi významné: pouze podle hrubých odhadů se odhaduje alespoň na 40 miliard USD denně.
Přímý dopad, který inverze magnetického pole bude mít na živé bytosti a lidi, je také obtížné předvídat: moderní člověk v celé historii své existence se s takovou událostí nesetkal. Existují studie, které se pokoušejí propojit geomagnetické převrácení a sopečnou aktivitu s masovými vyhynutím. Nicméně, Mound a Livermore si všimnou, není tam žádná znatelná aktivace vulkanismu, takže s největší pravděpodobností bude lidstvo muset jednat výhradně s elektromagnetickými účinky.
Zemské magnetické pole 500 let před obrácením (podle modelování superpočítačů)
Obrázek: GA Glatzmaier
Magnetické pole Země ihned po obrácení (podle modelování superpočítačů)
Obrázek: GA Glatzmaier
Magnetické pole Země po 500 letech obrácení (podle modelování superpočítačů)
Obrázek: GA Glatzmaier
Je známo, že mnoho druhů zvířat má nějakou formu magnetorecepce, která jim umožňuje snímat změny v magnetickém poli Země. Zvířata používají tuto funkci k navigaci během dlouhých migrací. Dosud není jasné, jaký vliv bude mít geomagnetický obrat na takové druhy. Je jen známo, že starověcí lidé dokázali úspěšně přežít Lashampovu událost a život na planetě po celou historii své existence čelil stokrát úplnému obrácení geomagnetického pole.
Dvě okolnosti - věk fenoménu Brunes-Matuyama a pozorované oslabení geomagnetického pole Země přibližně o pět procent za století - naznačují opatrně, že během následujících dvou tisíc let může dojít k inverzi. Je obtížné pojmenovat přesnější data. Magnetické pole planety je tvořeno tekutým železo-kamenným jádrem, které dodržuje stejné fyzikální zákony jako hydrosféra a atmosféra.
Mezitím se lidstvo naučilo předpovídat změny počasí jen pár dní dopředu. V případě, že se jádro nachází v hloubce asi tři tisíce kilometrů od zemského povrchu, je situace mnohem komplikovanější - především kvůli extrémně vzácným informacím o struktuře a procesech probíhajících ve vnitřku planety. Vědci mají k dispozici přibližné informace o složení a struktuře jádra, jakož i globální síť pozemních geofyzikálních observatoří a obíhajících satelitů, které mohou měřit změny v geomagnetickém poli a sledovat tak pohyb jádra Země.
O jádru planety není moc známo. Například jen nedávno japonští vědci v laboratorních experimentech simulujících podmínky uvnitř Země spolehlivě prokázali, že jeho třetí hlavní složkou je křemík: představuje asi pět procent hmotnosti jádra Země. Další podíly jsou v železe (85 procent) a niklu (10 procent). Jako obvykle v takových případech podporovatelé alternativní hypotézy třetího prvku zůstali, kteří se domnívají, že to není křemík, ale kyslík.
Barevná mapa Merkuru
Fotografie: NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
Málo vědců ví o struktuře pláště planety. Teprve před třemi lety bylo spolehlivě známo, že v přechodové vrstvě mezi horním a dolním pláštěm, v hloubce 410–660 kilometrů, existují obrovské zásoby vody. Následně byla tato data opakovaně potvrzena. Další analýza ukázala, že voda může být také obsažena v podkladových vrstvách v hloubce asi tisíc kilometrů. Ale ani v tomto případě není známo, zda je rozptýlen v celé vrstvě nebo zda zabírá pouze určité místní oblasti.
Vyšší stoupání, vědci čelí dalšímu problému - povaze a původu tektoniky litosférických desek. Přesně řečeno, Země je považována za jedinou planetu ve sluneční soustavě, kde je přítomna tektonika, ale nikdo stále neví, kdy a proč vznikla. Odpověď na tyto otázky by nám umožnila sledovat minulost a budoucnost kontinentů - zejména současnou fázi Wilsonova cyklu. Vědci předložili předběžná data znovu na odborné konferenci konané v roce 2016.
Povaha magnetického pole planety je největší geofyzikální problém. Je spolehlivě známo, že kromě Merkuru, Země a čtyř plynových gigantů, má Ganymede, největší satelit Jupiteru, také magnetosféru, ale jak planeta podporuje svou vlastní magnetosféru, je velmi málo známo. K dispozici vědcům zatím existuje prakticky jediná teorie geodynama. Podle této teorie je v útrobách planety kovové jádro s pevným středem a pláštěm kapaliny. V důsledku rozkladu radioaktivních prvků se uvolňuje teplo, což vede ke vzniku konvekčních toků vodivé tekutiny. Tyto proudy vytvářejí magnetické pole planety.
Ačkoli je teorie geodynama prakticky nesporná, způsobuje velké potíže. Podle klasické magnetohydrodynamiky by se dynamo efekt měl rozpadnout a jádro planety by se mělo ochladit a ztvrdnout. Stále neexistuje přesné chápání mechanismů, díky nimž si Země udržuje dynamo-generační efekt společně se sledovanými vlastnostmi magnetického pole, zejména geomagnetickými anomáliemi, migrací a obrácením pólu.
Nedávný objev železného paprsku uvnitř jádra Země, jak poznamenali Mound a Livermore, ukazuje na rostoucí schopnosti vědy studovat dynamiku procesů probíhajících v nitru planety. Tryska byla vytvořena v tekutém vnějším jádru Země v oblasti pod severním pólem. Šířka objektu je v současné době 420 kilometrů. Tryska dosahuje takových rozměrů od roku 2000, každý rok se zvětšuje na šířku až 40 kilometrů.
Geofyzici věří, že železný paprsek, který objevili, je jedním z objektů, které vytvářejí magnetické pole Země. V kombinaci s numerickými metodami a laboratorními experimenty by tento a další objevy měly podle odborníků výrazně urychlit pokrok v této oblasti geofyziky. Je možné, zdůrazňují Mound a Livermore, že vědci budou brzy schopni předpovědět chování jádra Země.
Yuri Sukhov