Разширяването от Земята като невидими спагети е магнитното поле на планетата. Създадено от пукнатината на земното ядро, това поле е важно за ежедневието: Защитава планетата от слънчеви частици, осигурява основа за навигация и може да изиграе важна роля в еволюцията на живота на Земята.
Но какво би станало, ако магнитното поле на Земята изчезне утре? По-голям брой заредени слънчеви частици биха бомбардирали планетата, поставяйки електрически мрежи и спътници на фрица и увеличавайки излагането на човека на по-високи нива на рак, причиняващи ултравиолетова радиация. С други думи, липсващо магнитно поле би имало последствия, които биха били проблемни, но не непременно апокалиптични, поне в краткосрочен план.
И това е добра новина, защото повече от век отслабва. Дори сега има особено неясни петна, като Южноатлантическата аномалия в Южното полукълбо, които създават технически проблеми за ниско орбитни спътници.
Първото нещо, което трябва да разберете за магнитното поле е, че дори и да отслабва, то няма да изчезне - поне не за милиарди години. Земята дължи магнитното си поле на разтопеното си външно ядро, което е направено предимно от желязо и никел. Външното ядро на стареенето се задвижва от конвекцията на топлината, която се отделя, докато вътрешното ядро расте и се втвърдява, заяви Джон Тардуно, геофизик от университета в Рочестър. (Вътрешното ядро расте с около милиметър годишно.)
Този двигател с магнитно поле, известен като динамо, се движи от милиарди години. Учените смятат, че настоящата схема на ядрото може да се е установила преди около 1,5 милиарда години, според проучвания от 2015 г., които откриха скок в силата на магнитното поле около тогава. Но Тардуно и неговият екип са открили доказателства за магнитно поле на Земята в най-старите минерали, циркони, датирани от 4,2 милиарда години, което предполага, че активността в ядрото създава магнетизъм от много дълго време.
Не е ясно защо динамото е започнало, Тардуно каза пред Live Science, макар че е възможно огромното планетарно въздействие, създало Луната, да е било ключовият двигател. Това въздействие, настъпило може би 100 милиона години след като Земята се събра, може да разклати всяка стратификация или наслояване на материалите в земното ядро: Представете си, че разклащате бутилка с масло и вода в планетарен мащаб. Това смущение можеше да насърчи конвекцията, която и до днес управлява динамото на Земята.
В крайна сметка вътрешното ядро вероятно ще нарасне достатъчно голямо, че конвекцията във външната сърцевина вече не е ефективна и магнитното поле ще се провали. Но този сценарий е толкова далеч, че не си струва да губите много сън.
"Говорим за милиарди години", каза Тардуно.
Отслабващо магнитно поле
Далеч по-релевантно за живота на хората е, че магнитното поле отслабва. Учените измерват това отслабване директно с магнитни обсерватории и спътници през последните 160 години. Дали полето се е разпаднало преди това е малко по-мътно, каквото ще направи по-нататък. В момента магнитното поле е около 80% диполярно, каза Тардуно. Това означава, че действа предимно като бар магнит. Ако можете да поставите железни пълнежи около планетата (и да премахнете влиянието на слънцето, което извежда постоянен поток от заредени частици, наречени слънчев вятър към Земята, издухвайки магнитното поле наоколо като дълга коса на ветреца), полученото магнитно поле линиите биха показвали ясен север и юг. Но 20% от полето е недиполярно, което означава, че е по-сложно; има локални вариации.
В миналото магнитното поле се е обърнало, заменяйки север и юг. Последното от тези обрати се е случило преди 780 000 години, около ерата на Homo erectus, Отслабването на полето обикновено е предшествало тези обрати, повдигайки въпроса дали не е предстоящ друг джапанин. Но полето също отслабва на моменти и след това отново се укрепва, без да прелиства, явление, наречено екскурзия.
Тардуно и неговият екип са открили, че странна вихрушка в ядрото в Южна Африка може да допринесе за част от тази слабост. Изглежда този вихър предизвиква Южноатлантическата аномалия, известно слабо място в полето, което се простира на около 190 мили (300 километра) източно от Бразилия през голяма част от Южна Америка. В тази област заредените частици от слънчевия вятър се спускат по-близо от обичайното до Земята. Южноатлантическата аномалия не е особено забележима на земята. Но околоземните орбитни спътници се натъкват на по-вредни слънчеви частици там, а астронавтите, които са пътували през региона на Международната космическа станция, съобщават за визуални явления на снимачни звезди, за които се смята, че са причинени от сравнително високи нива на радиация на ниско ниво на орбита на Земята там ,
Земя без поле
Тардуно и неговият екип подозират, че промяната в мантията под Южна Африка може да е била пусковата точка за обръщане на магнитното поле в миналото. Добрата новина е, че дори и полето да отслабва или да се подготвя да прелита, то няма да изчезне; няма доказателства, че магнитното поле някога е изчезнало напълно по време на обръщане.
Дори ако полето се обърне, "ние все още ще имаме някакво магнитно поле; то просто ще бъде много слабо магнитно поле", каза Тардуно.
Как би изглеждал този свят с минимално магнитно поле? Е, компасът ви няма да работи, за едно нещо. "Просто ще бъде насочен към най-високото магнитно поле", каза Тардуно. "Може да е много близо до вас; може да бъде много далеч."
Северната и южната светлина биха се виждали от по-ниските ширини, защото тези цветни шоута са резултат от взаимодействието между заредените частици, хвърлени от слънцето в слънчевия вятър, и магнитосферата на Земята. В момента тези аурори се появяват в близост до полюсите, следвайки до голяма степен линиите на магнитното поле на Север-Юг на Земята, но по-слабо поле би позволило на частиците да проникнат в земната атмосфера, осветявайки небето по-близо до екватора.
Условията в аномалията на Южна Атлантика за спътници може да станат често срещани по целия свят, което би причинило технически проблеми. Слънчевите частици могат да пинг електроника, нарушава битовете памет в така наречените разстройства на единични събития или SEUs. Когато слънчевите частици взаимодействат с натоварения слой от земната атмосфера, наречен йоносфера, те също избиват електрони, свободни от техните молекулни орбити. След това тези свободни електрони пречат на предаването на високочестотните радиовълни, използвани за комуникация.
Взаимодействията между слънчевия вятър и земната атмосфера също могат да разрушат озоновия слой с течение на времето, каза Тардуно, което би повишило колективното излагане на ултравиолетово лъчение на човечеството и повиши риска от рак на кожата.
"Докато това вероятно не би било крайно катастрофално за живота, на земята би имало много по-голяма доза радиация без магнитно поле", казва Мартин Арчър, физик по космична плазма от Лондонския университет Queen Mary.
Има малко доказателства, че миналите изменения на магнитното поле са повлияли на живота на Земята. Все пак магнитното поле несъмнено оформя земната повърхност, като помага да се запази крехката атмосфера на планетата да не бъде взривена в космоса от безмилостната сила на слънчевия вятър, каза Арчър пред Live Science.
Магнитното поле не е от решаващо значение за наличието на атмосфера - Венера няма магнитно поле и има масивна, ако не желаеща атмосфера - но със сигурност действа като допълнителен защитен слой. Марс, който преди е имал магнитно поле, но го е загубил преди около 4 милиарда години, атмосферата му е почти изцяло отнета. И ако имаше начин да се даде на Луната атмосфера, подобна на Земята, слънчевият вятър ще я унищожи до нищо само за един век, каза Арчър.
