Tarcza magnetyczna Ziemi chroni naszą planetę przed plagami wiatru słonecznego i promieniowania kosmicznego, umożliwiając życie na naszej planecie. Ale co około 10 lat może to być prawdziwy palant.
„Szarpnięcia geomagnetyczne” to gwałtowne zmiany siły pola magnetycznego Ziemi. Chociaż oczekuje się, że pewne zmiany w tym polu będą następować stopniowo, w ciągu setek do tysięcy lat, te nagłe wahania intensywności trwają najwyżej kilka lat i mogą jedynie zmieniać magnetyzm Ziemi w określonych częściach świata na raz. Jeden z pierwszych udokumentowanych szarpnięć, na przykład, krótko wypaczył pole nad Europą Zachodnią w 1969 roku.
Od tego czasu co 10 lat wykrywany jest nowy szarpnięcie na świecie, a naukowcy wciąż nie wiedzą, co je powoduje. Podczas gdy wiele zjawisk geomagnetycznych, w tym światła północne i południowe, powstaje w wyniku zelektryfikowanego wiatru słonecznego uderzającego w magnetosferę Ziemi, uważa się, że szarpnięcia powstają głęboko w jądrze naszej planety, gdzie samo pole magnetyczne jest wytwarzane przez ciągłą zmianę temperatury cieczy żelazo. Dokładny mechanizm działania pozostaje jednak tajemnicą.
Teraz nowe badanie opublikowane dzisiaj (22 kwietnia) w czasopiśmie Nature Geoscience oferuje potencjalne wyjaśnienie. Zgodnie z nowym modelem komputerowym zachowania fizycznego rdzenia, szarpnięcia geomagnetyczne mogą być generowane przez pływające plamy stopionej materii uwalniane z głębi rdzenia.
Kto jest palantem?
W nowym badaniu naukowcy zbudowali model komputerowy, który starannie odtwarza warunki fizyczne zewnętrznego jądra Ziemi i pokazuje jego ewolucję przez kilka dziesięcioleci. Po ekwiwalencie 4 milionów godzin obliczeń (przyspieszonych dzięki francuskiemu superkomputerowi) symulacja jądrowa była w stanie wygenerować szarpnięcia geomagnetyczne, które są ściśle dopasowane do rzeczywistych szarpnięć obserwowanych w ciągu ostatnich kilku dekad.
Te symulowane szarpnięcia poruszały magnetosferą co 6–12 lat w modelu - jednak zdawały się, że wydarzenia te powstały w wyniku anomalii wypornościowych, które powstały w jądrze planety 25 lat wcześniej. Kiedy te plamy stopionej materii zbliżyły się do zewnętrznej powierzchni rdzenia, wytworzyły potężne fale, które pędziły wzdłuż linii pola magnetycznego w pobliżu rdzenia i powodowały „ostre zmiany” w przepływie cieczy, która rządzi magnetosferą planety. Ostatecznie te nagłe zmiany przekładają się na gwałtowne zaburzenia pola magnetycznego wysoko nad planetą.
„stanowią główną przeszkodę w przewidywaniu zachowania pola geomagnetycznego na lata lub dziesięciolecia” - napisali autorzy w swoich nowych badaniach. „Możliwość numerycznego odtwarzania szarpnięć oferuje nowy sposób badania fizycznych właściwości głębokiego wnętrza Ziemi”.
Chociaż nie można potwierdzić wyników tej symulacji rzeczywistymi obserwacjami jądra (jest zbyt gorąco i pod wysokim ciśnieniem, aby dostać się gdziekolwiek w pobliżu centrum naszej planety), posiadanie modelu, który może odtwarzać historyczne szarpnięcia z dużą dokładnością, może być pomocne w przewidywaniu wielu szarpnięć napisali naukowcy.
Wiedza o nadchodzących szarpnięciach może również pomóc w monitorowaniu ich wpływu na inne procesy geodynamiczne. Na przykład, czy jest możliwe, jak sugeruje jedno z badań przeprowadzonych w Nature w 2013 roku, że szarpnięcia są zwiastunami dłuższych dni. Według tego badania nagłe zmiany w przepływie płynu w jądrze Ziemi mogą również nieznacznie zmienić spin planety, w rzeczywistości dodając dodatkową milisekundę do dnia co około 6 lat. Okresy, w których dzień Ziemi wydłużył się, wydawały się korelować z kilkoma ustalonymi przypadkami dobrze znanych szarpnięć, twierdzili naukowcy.
Jeśli to prawda, a szarpnięcia geomagnetyczne są odpowiedzialne za nieco dłuższy dzień roboczy co kilka lat, przynajmniej wiemy, że nadaliśmy im odpowiednią nazwę.
