Laajentaminen maasta kuten näkymätön spagetti on planeetan magneettikenttä. Tämä kenttä on luotu maapallon ytimen vaipan avulla ja on tärkeä jokapäiväisessä elämässä: Se suojaa planeettaa aurinkohiukkasilta, tarjoaa perustan navigointiin ja sillä saattaa olla ollut tärkeä rooli maan elämän kehityksessä.
Mutta mitä tapahtuisi, jos maan magneettikenttä katoaisi huomenna? Suurempi määrä varautuneita aurinkohiukkasia pommittaisi planeettaa asettamalla sähköverkot ja satelliitit fritisiin ja lisäämällä ihmisten altistumista syöpää aiheuttavalle ultraviolettisäteilylle. Toisin sanoen puuttuvalla magneettikentällä olisi seurauksia, jotka olisivat ongelmallisia, mutta eivät välttämättä apokalyptisiä, ainakin lyhyellä aikavälillä.
Ja se on hyvä uutinen, koska se on heikentynyt yli vuosisadan ajan. Vielä nytkin on erityisen lieviä pisteitä, kuten eteläisen pallonpuoliskon eteläisen Atlantin anomalia, jotka aiheuttavat teknisiä ongelmia matalan kiertoradan omaaville satelliiteille.
Ensimmäinen asia, joka ymmärretään magneettikentästä on, että vaikka se heikentyisi, se ei katoa - ainakaan, ei miljardien vuosien ajan. Maa on velkaa magneettikentänsä sulalle ulkokehälle, joka on valmistettu pääosin raudasta ja nikkelistä. Kiertävä ulkoydin saa virtansa lämmön konvektiosta, joka vapautuu, kun sisempi ydin kasvaa ja jähmettyy, kertoi John Tarduno, geofysiologi Rochesterin yliopistosta. (Sisäinen ydin kasvaa noin millimetrin vuodessa.)
Tämä magneettikenttämoottori, joka tunnetaan dynaamisena, on haukkunut miljardeja vuosia. Tutkijoiden mielestä nykyinen ydinjärjestely on saattanut asettua paikalleen noin 1,5 miljardia vuotta sitten, vuoden 2015 tutkimuksen mukaan, joka löysi magneettikentän voimakkuudessa harppauksen tuolloin. Mutta Tarduno ja hänen tiiminsä ovat löytäneet todisteita maapallon magneettikentästä planeetan vanhimmissa mineraaleissa, zirkonissa, juurensa 4,2 miljardia vuotta, mikä viittaa siihen, että ytimen toiminta on luonut magneettisuutta erittäin kauan.
Ei ole selvää, miksi dynaaminen alkoi, Tarduno kertoi Live Sciencelle, vaikka on mahdollista, että kuun luonut valtava planeettavaikutus on saattanut olla avaintekijä. Tämä vaikutus, joka tapahtui kenties 100 miljoonan vuoden kuluttua Maan yhdistymisestä, olisi voinut ravistaa maapallon ytimen materiaalien kerrostumia tai kerrostuksia: Kuvittele ravistavan pullon öljyä ja vettä planeettamittakaavassa. Tämä häiriö olisi voinut edistää konvektiota, joka edelleen ohjaa maapallon dynoa.
Lopulta sisäinen ydin todennäköisesti kasvaa riittävän suureksi, että ulkorenkaan konvektio ei ole enää tehokasta ja magneettikenttä epäonnistuu. Mutta tuo skenaario on niin kaukana, että ei kannata unohtaa paljon unta.
"Puhumme miljardeja vuosia", Tarduno sanoi.
Heikentyvä magneettikenttä
Paljon merkityksellisempää ihmisten elämässä on, että magneettikenttä heikkenee. Tutkijat ovat mitattaneet tätä heikkenemistä suoraan magneettisilla observatorioilla ja satelliiteilla viimeisen 160 vuoden ajan. Se, onko kenttä turmeltunut ennen sitä, on hiukan murheellisempaa, kuten se aikoo tehdä seuraavaksi. Magneettikenttä on tällä hetkellä noin 80% dipolaarista, Tarduno sanoi. Tämä tarkoittaa, että se toimii enimmäkseen palkkimagneettina. Jos voisit laittaa raudasilmiöitä planeetan ympärille (ja poistaa auringon vaikutuksen, joka ajaa jatkuvaa varautuneiden hiukkasten virtausta, jota kutsutaan aurinkotuuliksi kohti Maata, puhaltaen magneettikentän ympärille kuin pitkät hiukset tuulissa), seurauksena oleva magneettikenttä linjat osoittaisivat selkeät pohjoiset ja eteläiset. Mutta 20% kentästä on ei-dipolaarista, mikä tarkoittaa, että se on monimutkaisempi; on paikallisia muunnelmia.
Aikaisemmin magneettikenttä on kääntynyt, vaihdellen pohjoista ja etelää. Viimeinen näistä peruuttamisista tapahtui 780 000 vuotta sitten, vuoden 2000 aikana Homo erectus. Pellon heikkeneminen on tyypillisesti edeltänyt näitä läppäjä, mikä on herättänyt kysymyksiä siitä, onko toinen läppä joutumassa. Mutta kenttä myös heikkenee toisinaan ja vahvistuu sitten uudelleen ilman kääntöä, ilmiötä, jota kutsutaan retkeksi.
Tarduno ja hänen tiiminsä ovat huomanneet, että omituinen pyörre Etelä-Afrikan alla olevassa ytimessä saattaa osaltaan auttaa tätä heikkoutta. Tämä pyörre näyttää aiheuttavan Etelä-Atlantin anomalian, joka on tunnettu heikko kohta kentällä, joka ulottuu noin 300 mailia (300 km) itään Brasiliasta suuren osan Etelä-Amerikasta. Tällä alueella auringon tuulen ladatut hiukkaset laskeutuvat tavallista lähemmäksi maata. Etelä-Atlantin anomalia ei ole erityisen havaittavissa kentällä. Mutta maapallon kiertävät satelliitit kohtaavat siellä vahingollisempia aurinkohiukkasia, ja kansainvälisellä avaruusasemalla alueen läpi kulkeneet astronautit ovat ilmoittaneet ampuma-tähden visuaalisia ilmiöitä, joiden oletetaan aiheuttavan suhteellisen korkeat säteilytasot maapallon matalan kiertoradan tasolla. .
Peltovapaa maa
Tarduno ja hänen tiiminsä epäilevät, että vaipan vaihtelu Etelä-Afrikan alla on saattanut olla aikaisempi laukaus magneettikentän kääntämiselle. Hyvä uutinen on, että vaikka kenttä heikkenee tai valmistautuu kääntämään, se ei katoa; ei ole todisteita siitä, että magneettikenttä olisi koskaan poistunut kokonaan käännöksen aikana.
Vaikka kenttä kääntyykin, "meillä on silti jonkin verran magneettikenttää; siitä tulee vain erittäin heikko magneettikenttä", Tarduno sanoi.
Miltä näyttäisi tämä maailma, jolla on minimaalinen magneettikenttä? No, kompassi ei toimisi, ensinnäkin. "Se vain osoittaa kohti korkeinta magneettikenttää", Tarduno sanoi. "Se voi olla hyvin lähellä sinua; se voi olla hyvin kaukana."
Pohjoinen ja etelä valot olisivat näkyvissä alemmilta leveysasteilta, koska nämä värikkäät näytöt ovat seurausta vuorovaikutuksesta auringosta tuulen mukana tuulettujen ladattujen hiukkasten ja Maan magnetosfäärin välillä. Tällä hetkellä nämä aurorat ilmestyvät napojen lähelle seuraten Maan pääosin pohjoisen ja etelän välistä magneettikenttäviivaa, mutta heikompi kenttä antaisi hiukkasille tunkeutua Maan ilmakehään valaiseen taivasta lähemmäksi päiväntasaajaa.
Etelä-Atlantin anomalian olosuhteet satelliiteille saattavat tulla yleisiä ympäri maailmaa, mikä aiheuttaisi teknisiä häiriöitä. Aurinkohiukkaset voivat pinota elektroniikkaa, häiritsemällä muistin bittejä ns. Yhden tapahtuman häiriöissä (SEU). Kun aurinkohiukkaset ovat vuorovaikutuksessa maapallon ilmakehän varautuneen kerroksen kanssa, nimeltään ionosfääri, ne myös koputtavat elektroneja, jotka ovat vapaita molekyylikiertoistaan. Nämä vapaat elektronit häiritsevät sitten viestintään käytettyjen korkeataajuisten radioaaltojen siirtoa.
Auringon tuulen ja maan ilmakehän väliset vuorovaikutukset voivat myös hajottaa otsonikerroksen ajan myötä, Tarduno sanoi, mikä nostaisi ihmiskunnan kollektiivista ultraviolettisäteilyaltistusta ja lisääisi ihosyöpäriskejä.
"Vaikka se ei todennäköisesti olisikaan kovinkaan katastrofaalista elämälle, maassa olisi paljon suurempi säteilyannos ilman magneettikenttää", kertoi Lontoon Queen Mary -yliopiston avaruusplasmafyysikko Martin Archer.
Ei ole juurikaan näyttöä siitä, että aiemmat magneettikentän vaihtelut ovat vaikuttaneet elämään maan päällä. Silti magneettikenttä on epäilemättä muokannut maan pintaa, auttaen estämään planeetan herkän ilmakehän puhaltamisen avaruuteen auringon tuulen säälimätön voima, Archer kertoi Live Sciencelle.
Magneettikenttä ei ole ratkaisevan tärkeä ilmakehän ollessa - Venuksella ei ole magneettikenttää ja sillä on massiivinen, jos ei-toivottava ilmapiiri -, mutta se toimii varmasti lisäsuojakerroksena. Marsilla, jolla oli aiemmin magneettikenttä, mutta joka menetti sen noin 4 miljardia vuotta sitten, on ilmapiiri melkein kokonaan poistettu. Ja jos olisi olemassa tapa antaa kuulle maapallon mukainen ilmapiiri, aurinkotuuli hävittää sen tyhjäksi pelkällä vuosisadalla, Archer sanoi.
