câmpul

Nu ar fi grozav să se întâmple asta, dar nu ar fi ca un film de groază.

Câmpul magnetic al planetei noastre se extinde ca „spaghete invizibile” de pe Pământ. Creat prin fluxuri rapide de metal topit (fluxuri de convecție) în straturile exterioare ale miezului Pământului, acest câmp este important pentru viață: protejează planeta de particulele solare, permite navigarea și joacă un rol important în evoluția vieții pe Pământ.

Dar ce s-ar întâmpla dacă câmpul magnetic al Pământului ar dispărea mâine?

Particule solare mai încărcate ar bombarda planeta, lăsând rețelele electrice și sateliții în afara ordinii și crescând riscul de cancer uman cauzat de radiațiile ultraviolete. Cu alte cuvinte, un câmp magnetic lipsă ar avea consecințe problematice, dar nu neapărat apocaliptice, nu pe termen scurt.

Și aceasta este o veste bună, deoarece a slăbit de mai bine de un secol. Chiar și acum există unele puncte nu foarte clare, cum ar fi anomalia Atlanticului de Sud (numită și Anomalia magnetică braziliană) în emisfera sudică, care creează probleme tehnice pentru sateliții cu orbită joasă.

Primul lucru de înțeles despre câmpul magnetic este că, chiar dacă acesta slăbește, nu va dispărea - cel puțin nu în următorii miliarde de ani. Pământul își datorează câmpul său magnetic miezul său exterior topit, care este realizat în cea mai mare parte din fier și nichel. Miezul exterior care fierbe este condus de convecția de căldură care este eliberată pe măsură ce miezul interior crește și se întărește, a spus John Tarduno, geofizician la Universitatea din Rochester. (Miezul interior crește cu aproximativ un milimetru pe an.)

Acest motor geomagnetic, cunoscut sub numele de dinam, funcționează de miliarde de ani. Oamenii de știință cred că distribuția actuală în nucleu ar fi putut fi stabilită acum aproximativ 1,5 miliarde de ani, potrivit studiilor din 2015, care au descoperit un salt al puterii câmpului magnetic aproximativ de atunci. Dar Tarduno și echipa sa au găsit dovezi ale câmpului magnetic al Pământului în cel mai vechi mineral, zirconiul, datând de 4,2 miliarde de ani, sugerând că activitatea din miez a creat magnetismul cu mult timp în urmă.

Nu este clar de ce a început dinamul, a spus Tarduno pentru Live Science, deși este posibil ca impactul planetar imens creat de lună să fi fost motorul cheie. Acest impact, care a avut loc poate la 100 de milioane de ani de la formarea Pământului, ar fi putut amesteca structurarea verticală sau stratificarea materialelor din miezul Pământului: imaginați-vă că scuturați o sticlă de ulei și apă la scară planetară. Această încălcare ar putea încuraja convecția, care încă conduce dinamul pe Pământ.

În cele din urmă, miezul interior este probabil să crească suficient de mare, astfel încât convecția din miezul exterior să nu mai fie eficientă, iar apoi câmpul magnetic va „eșua”. Dar acest scenariu este atât de departe încât nu merită să ne temem acum.

„Au trecut miliarde de ani”, spune Tarduno.

Câmpul magnetic slăbit

Mult mai important pentru viața umană este câmpul magnetic slăbit. În ultimii 160 de ani, oamenii de știință au măsurat această pierdere în greutate direct prin observatoare magnetice și sateliți. Nu este clar dacă câmpul magnetic a „decăzut” înainte, precum și ce se va întâmpla cu el în viitor. În prezent, câmpul magnetic este de aproximativ 80% bipolar, a spus Tarduno. Aceasta înseamnă că acționează în principal ca un magnet de bară (magnet cu poli magnetici la fiecare capăt).

Dacă ar putea fi așezate așchii de fier în jurul planetei (îndepărtând influența soarelui, care varsă un flux constant de particule încărcate, așa-numitul vânt solar spre Pământ, suflând câmpul magnetic în jur ca părul lung împrăștiat de vânt), liniile de câmp magnetic rezultate ar arăta un nord și un sud curat. Dar 20% din câmp nu este bipolar, ceea ce înseamnă că este mai complex; există variații locale.

În trecut, câmpul magnetic s-a inversat, schimbând nordul și sudul. Ultima astfel de modificare a polarității s-a produs în urmă cu 780.000 de ani, în jurul erei Homo erectus. Slăbirea câmpului a precedat de obicei aceste inversări, ridicând întrebări dacă un alt eveniment similar este iminent. Dar există momente în care câmpul slăbește și apoi întărește, fără a se întoarce, un fenomen numit excursie geomagnetică (Spre deosebire de inversiuni, totuși, o excursie geomagnetică nu schimbă orientarea câmpului pe scară largă, ci reprezintă mai degrabă o dramă, de obicei o schimbare pe termen scurt a intensității câmpului, cu o schimbare a orientării polilor până la 45 ° față de poziția anterioară. Aceste evenimente, care durează de obicei de la câteva mii la câteva zeci de mii de ani, implică adesea o scădere a puterea câmpului între 0 și 20% din normă.)

Tarduno și echipa sa au găsit o mișcare de vortex ciudată în nucleul de sub Africa de Sud, care ar fi putut contribui la această instabilitate. Acest vârtej pare să provoace anomalia Atlanticului de Sud, un punct slab cunoscut în câmp care se întinde la aproximativ 300 de kilometri est de Brazilia, prin o mare parte din America de Sud. În această zonă, particulele încărcate din vântul solar coboară mai aproape decât de obicei de Pământ. Anomalia Atlanticului de Sud nu este deosebit de vizibilă pe Pământ, dar sateliții care orbitează în apropierea Pământului se ciocnesc cu particule solare mai dăunătoare acolo, iar astronauții de pe Stația Spațială Internațională care călătoresc prin regiune raportează fenomene precum stelele fugare, despre care se crede că sunt cauzate acolo prin niveluri relativ ridicate de radiații pe orbita Pământului joasă.

Teren fără câmp

Tarduno și echipa sa suspectează că schimbarea mantalei sub Africa de Sud ar fi putut fi punctul de plecare pentru inversarea câmpului magnetic în trecut. Vestea bună este că, chiar dacă terenul slăbește sau se pregătește să se întoarcă, acesta nu va dispărea; nu există dovezi că câmpul magnetic a dispărut vreodată complet în timpul inversării.

Chiar dacă câmpul este inversat, „vom avea totuși un câmp magnetic; va fi doar foarte slab ", a spus Tarduno.

Cum ar arăta această lume cu un câmp magnetic minim? Ei bine, în primul rând, busola ta nu va funcționa. „Va fi pur și simplu destinat [regiunii] celui mai înalt câmp magnetic”, a spus Tarduno. „Poate fi foarte aproape de tine; poate fi foarte departe ".

Lumina nordică și cea sudică vor fi vizibile din latitudini mai mici, deoarece aceste spectacole de culoare sunt rezultatul interacțiunii dintre particulele încărcate provenite de la soare prin vântul solar și magnetosfera pământului. În prezent, aceste aurore apar în apropierea polilor, urmând în mare parte liniile nord-sud ale câmpului magnetic al Pământului, dar un câmp mai slab ar permite particulelor să treacă prin atmosfera Pământului, iluminând cerul mai aproape de ecuator.

Condițiile de satelit din zona anomaliei sud-atlantice ar deveni comune în întreaga lume, ducând la probleme tehnice. Particulele solare pot confunda electronica prin întreruperea biților de memorie sau așa-numitele supărări cu un singur eveniment sau SEU. Când particulele solare interacționează cu stratul încărcat al atmosferei Pământului, numită ionosferă, ucid în mod liber electronii din orbitele lor moleculare. În plus, acești electroni liberi interferează cu undele radio de înaltă frecvență transmise utilizate pentru comunicații.

În timp, interacțiunile dintre vântul solar și atmosfera Pământului pot, de asemenea, să epuizeze stratul de ozon, a spus Tarduno, care ar spori expunerea colectivă a umanității la radiațiile ultraviolete și ar crește riscul de cancer de piele.

„Deși probabil acest lucru nu ar fi extrem de catastrofal pentru viața de pe Pământ, fără un câmp magnetic, doza de radiații ar fi mult mai mare”, a spus Martin Archer, fizician cu plasmă spațială la Universitatea Queen Mary din Londra.

Există puține dovezi ale modului în care modificările din trecut în câmpul magnetic au afectat viața de pe Pământ. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că câmpul magnetic joacă un rol important în modelarea suprafeței pământului, ajutând la menținerea atmosferei fragile a planetei de a fi „suflată” în spațiu de forța neîncetată a vântului solar, a declarat Archer pentru Live Science.

Câmpul magnetic nu este crucial pentru prezența unei atmosfere (Venus nu are câmp magnetic, dar are o atmosferă masivă, deși inospitalieră), dar cu siguranță acționează ca un strat protector suplimentar. Marte, care anterior avea un câmp magnetic, dar l-a pierdut acum aproximativ 4 miliarde de ani, a fost aproape complet lipsit de atmosferă. Dacă ar exista o modalitate de a oferi lunii o atmosferă asemănătoare cu cea a Pământului, vântul solar ar împinge-o în nimic în doar un secol, spune Archer.

Traducere: Svetoslava Petkova - Dishkova