Siła ziemskiego pola magnetycznego zmienia się gwałtownie co dziesięć lat z powodu istnienia specjalnych turbulentnych fal wewnątrz jądra planety, „wstrząsających” jej materią, gdy osiąga granicę z płaszczem. Piszą o tym francuscy i duńscy geolodzy w czasopiśmie Nature Geoscience.
Według dzisiejszych naukowców jądro naszej planety składa się z dwóch warstw - stałego metalowego rdzenia w środku oraz otaczającej go warstwy ciekłego żelaza i niklu. Ten metaliczny "płyn" nie stoi w miejscu, ale nieustannie się porusza, jak woda we wrzącym kotle, a ruch ten generuje pole magnetyczne, które chroni życie na Ziemi przed promieniami kosmicznymi, rozbłyskami słonecznymi i innymi niebezpiecznymi zjawiskami kosmicznymi.
Dziś nikt nie wie, jak odbywa się ten ruch, ponieważ praktycznie niemożliwe jest zajrzenie do jądra Ziemi za pomocą instrumentów sejsmicznych, dlatego naukowcy muszą zbadać jego tajemnice za pomocą modeli matematycznych i eksperymentów laboratoryjnych, aby odtworzyć warunki w rdzeniu za pomocą super-potężnych prasy i kowadła.
Naukowcy odkryli niedawno, że jądro Ziemi ma niezwykle niejednorodną strukturę, co doprowadziło ich do podejrzenia, że w środku znajdują się nie dwie, ale trzy warstwy. Dwie kolejne grupy geologów odkryły niezwykłe „bąbelki” żelaza, które unoszą się od rdzenia do płaszcza, a także znalazły ślady istnienia w nich swego rodzaju „strumieni strumieniowych” żelaza.
Julien Obert z Instytutu Fizyki Ziemi w Paryżu (Francja) i jego kolega Christopher Finlay z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego w Lyngby zbadali inną dziwną cechę jądra Ziemi, odkrytą pod koniec ubiegłego wieku.
Do tego czasu naukowcy uważali, że pole magnetyczne planety słabnie lub wzmacnia się w dość wolnym tempie, prawie niezauważalnym dla naszych instrumentów. Sytuacja zmieniła się dramatycznie w 1978 roku, gdy pierwsze dokładne instrumenty geomagnetyczne odnotowały, że tempo tych zmian wzrosło o kilka rzędów wielkości. Po około roku ten „zryw” ustał i pole magnetyczne wróciło do normy, ale coś podobnego powtórzyło się w następnej dekadzie.
W sumie w ciągu ostatniego półwiecza naukowcy odnotowali dziesięć takich zdarzeń, których charakter, a także ich wpływ na natężenie pola i migrację biegunów jest nadal przedmiotem kontrowersji wśród geologów.
Finlay i Aubert znaleźli wytłumaczenie dla ich pojawienia się, badając dane zarejestrowane podczas ostatnich trzech holowników geomagnetycznych w 2007, 2011 i 2014 roku oraz analizując wyniki ostatnich prób wyjaśnienia, w jaki sposób odwrócone są bieguny Ziemi.
Film promocyjny:
Następnie naukowcy zasugerowali, że okresowe czasowe lub trwałe zmiany biegunów planety są związane z istnieniem w jej wnętrzu specjalnych wibracji, tak zwanych „fal dynamo”. Przemieszczają się od równika do biegunów iw regularnych odstępach czasu odbudowują strukturę magnetyczną jądra.
Coś podobnego, jak zauważają geofizycy, zachodzi w momencie pojawienia się „szarpnięć geomagnetycznych”. Najsilniej przejawiają się w sąsiedztwie równika planety, gdzie pojawiają się strefy, w których siła pola magnetycznego szczególnie silnie rośnie lub maleje. To skłoniło ich do myślenia, że takie anomalie mogą generować jakieś głębokie fale wewnątrz jądra, związane z faktem, że Ziemia obraca się wokół własnej osi.
Kierując się tym pomysłem, naukowcy stworzyli bardzo szczegółowy model komputerowy jego materii, za pomocą którego obliczyli, jak takie oscylacje będą powstawać i poruszać się. Aby przeprowadzić te obliczenia, Aubert i Finlay potrzebowali potężnego superkomputera i 4 milionów godzin pracy komputera, ale te koszty się opłaciły.
Okazało się, że szarpnięcia geomagnetyczne pojawiły się w takim układzie same ze względu na to, że fale, które pojawiły się w centralnych obszarach rdzenia, stopniowo zwalniały i nasilały się w miarę zbliżania się do jego granicy z płaszczem. Kiedy dotarli do tej strefy, wibracje te w szczególny sposób „podburzyły” jego materię, co doprowadziło do gwałtownego wzrostu lub spadku pola magnetycznego.
Naukowcy mają nadzieję, że wyniki ich obliczeń i model komputerowy pomogą określić rolę, jaką geomagnetyczne szarpnięcia odgrywają w ewolucji pola magnetycznego Ziemi oraz w odwracaniu biegunów.
