Ludzie są przyzwyczajeni do tego, że zmiany na tak dużą skalę, jak przekształcanie kontynentów czy klimat, są powolne. Jednemu pokoleniu trudno je docenić, ale w parze i po prostu zauważ. Jednak oto odkrycie: wielkie wydarzenie - odwrócenie biegunów magnetycznych - może być niemal natychmiastowe, nawet jak na ludzkie standardy. A rodzima planeta jest w stanie wykonać taką sztuczkę na naszych oczach.
Cykl inwersji
Niedawno Scott Baugh z Western College w Los Angeles i Jonathan Glen z US Geological Survey badali starożytne skały magmowe w Battle Mountain w Nevadzie. Tak więc amerykańscy geolodzy wykazali, że odwrócenie pola magnetycznego planety może nastąpić tysiące razy szybciej, niż zakładali naukowcy do tej pory.
Dzięki zjawisku paleomagnetyzmu, rodzajowi zapisu pola geomagnetycznego w ochładzającej się i krystalizującej lawie, naukowcy odkryli, że w czasie formowania się skał w Battle Mountain (a stało się to 15 milionów lat temu), przesunięcie biegunów magnetycznych Ziemi wyniosło 53 stopnie w ciągu zaledwie jednego roku.
Zgodnie z obecnymi pomysłami za tworzenie się pola magnetycznego Ziemi odpowiada płynna część jego jądra. Ale procesy w jądrze są nadal słabo poznane. W tej dziedzinie naukowcy nadal odkrywają wspaniałe zjawiska, takie jak „trawienie”, nawet teraz.
Rysunek pokazuje wewnętrzny (czerwony) i zewnętrzny (żółty) rdzeń Ziemi, linie pola magnetycznego (niebieskie), strumienie metalu (brązowe linie) spowodowane obrotem rdzenia (czarna strzałka) i strumienie konwekcyjne (jasnobrązowe strzałki) (ilustracja z strona qwickstep.com).
Film promocyjny:
W tej udanej (dla dzisiejszych naukowców) erupcji pierwsza porcja lawy już zamarzła („pamiętając” kierunek pola geomagnetycznego), ale rok później została ponownie podgrzana przez drugi wybuch stopionej skały, „przepisując” w jej górnej warstwie nowy kierunek, różniący się o 53 stopnie od stary.
Ale według aktualnych danych odwrócenie biegunów magnetycznych trwa 4-5 tysięcy lat lub nawet dłużej. Oznacza to, że zmiana bieguna podczas takich wydarzeń wynosi średnio 0,045 stopnia rocznie. Ale Baugh i Glen uważają, że odwrócenie biegunowości może nastąpić znacznie szybciej, w ciągu zaledwie czterech lat.
Jeśli nałożymy na tę hipotezę pierwsze oznaki, że następna zmiana już się rozpoczęła, możemy stwierdzić: mamy szansę uchwycić jeden z najwspanialszych epizodów w geologicznej historii planety.
Naukowcy od dawna argumentują, że pole magnetyczne Ziemi może się zmienić w bardzo przewidywalnej przyszłości. A to wydarzenie nie jest katastrofą dla planety, ale dość zwyczajnym procesem, jeśli spojrzeć na to z punktu widzenia epok geologicznych.
Pytanie tylko, czy kataklizm nastąpi wkrótce zgodnie ze zwykłymi ludzkimi standardami, czy też trzeba czekać ponad tysiąc lat na wspaniały występ. Przedmiotem dyskusji jest również to, jak długo potrwa sama inwersja.
Biegunowość pola geomagnetycznego od dnia dzisiejszego do połowy jury (u góry) i przez ostatnie pięć milionów lat (u dołu). Obszary czarne - polaryzacja odpowiadająca dzisiejszemu, białe - przeciwne (ilustracje ze strony wikipedia.org).
Częstotliwość odwrócenia biegunowości biegunów magnetycznych naszej planety była w przeszłości bardzo zróżnicowana. Można tylko z grubsza wydedukować średnią: bieguny przewracały się co 200-300 tysięcy lat.
W tym samym czasie, około 42 miliony lat temu, w ciągu trzech milionów lat nastąpiło 17 zwrotów, a był bardzo długi okres bez cofnięć, trwał od 120 do 83 milionów lat temu. A przed nim były inne długie epoki bez przewrotów.
Dlatego naukowcy uważają, że inwersja jest raczej przypadkowym procesem i niemożliwe jest uchwycenie w niej oczywistych wzorców. Niemniej jednak ostatni raz „wywrócenie” biegunów magnetycznych miało miejsce aż 780 tysięcy lat temu. Tylko z tego powodu można ostrożnie założyć, że planeta przygotowuje się do następnej takiej permutacji. A ponadto istnieje szereg pośrednich oznak zbliżającej się zmiany.
Czy istnieje życie po zmianie bieguna?
Północny biegun magnetyczny Ziemi rzucił się do Rosji: podczas pomiaru tempa jego przemieszczenia w 2009 roku naukowcy otrzymali 64 kilometry rocznie. Tymczasem w latach 70. ta prędkość wynosiła 10-15 km / rok, a jeszcze sześć lat temu - około 60. Przyspieszenie jest ewidentne.
W ciągu 150 lat natężenie pola geomagnetycznego spadło o około 10%, aw ostatnich 22 latach spadło o 1,7% (średnio, gdyż zmiany są dalekie od takich samych w różnych regionach planety). W tym samym czasie zwiększył się kąt wierzchołkowy guzków, biegunowe obszary pola, w których linie sił rozchodzą się na boki.
Pasiaste anomalie magnetyczne służą jako jeden z dowodów odwrócenia pola magnetycznego w przeszłości. Skały wylewające się z grzbietów oceanicznych zamarzają, zachowując swoje namagnesowanie przy aktualnej orientacji pola. Ze względu na rozchodzenie się bloków litosfery takie zamarznięte przepływy tworzą równoległe paski z przemiennym namagnesowaniem (ilustracja ze strony wikipedia.org).
Ogólnie rzecz biorąc, wydaje się, że ziemska magnetosfera w ostatnich latach zaczęła „przeciekać”. Eksperci zajmujący się komunikacją słoneczno-ziemską spekulują na temat możliwości wystąpienia silniejszych niż zwykle burz magnetycznych i zorzy polarnej podczas szczytu aktywności słonecznej w cyklu, który właśnie się rozpoczął.
To nie jest powód do paniki. Jak łatwo zrozumieć, w pamięci Homo Sapiens, inwersja jeszcze się nie wydarzyła, ale wiele takich wydarzeń wydarzyło się wcześniej i życie na Ziemi nie zostało przerwane.
Jednak naukowcy są zaniepokojeni znacznym osłabieniem pola towarzyszącym odwróceniu bieguna. Niestety, nadal nie można ostatecznie powiedzieć, czy pole zniknie na chwilę i jak długo planeta pozostanie bez osłony magnetycznej.
Przykład smugowych anomalii magnetycznych w strefie uskoków w pobliżu wyspy Vancouver. Kolor przedstawia skały z namagnesowaniem normalnym (zbieżnym z polem współczesnym), luki - z namagnesowaniem odwrotnym. Skala jest w milionach lat (ilustracja z hawaii.edu).
Jeśli jednak wyciągniemy analogię ze zmianą biegunów magnetycznych Słońca (a dzieje się to co 11 lat), to całkowita utrata naszego pola nie powinna nastąpić, a katastrofalne konsekwencje dla ludzi i życia w ogóle nie nastąpią.
Nawiasem mówiąc, super szybka zmiana, założona przez Scotta i Jonathana, działa w nasze ręce. W końcu w ten sposób narażamy się na narażenie na zwiększony poziom promieniowania kosmicznego przez krótszy czas.
Obecny dryf bieguna przy 64 kilometrach rocznie wynosi około 0,6 stopnia rocznie. Porównaj to z 53 stopniami w nowym badaniu. To prawda, nie wiadomo, czy był to krótki wybuch na tle spokojniejszego przemieszczenia (być może starożytna erupcja uchwyciła sam szczyt procesu inwersji), czy też całkowite odwrócenie magnetycznej „północy” i „południa” okazało się wtedy tak gwałtowne. To pytanie jest tematem do nowych badań.
Historia przewracającego się pola magnetycznego jest podobna do historii innego odkrycia - pojawienia się potężnego zlodowacenia w ciągu ostatniej epoki lodowcowej w ciągu zaledwie sześciu miesięcy. Dzięki temu naukowcy na nowo spojrzeli na to, jak szybko klimat planety może zmieniać się z jednego stanu do drugiego (ramka z cgnews.com).
Zamach stanu przywróci sprawiedliwość
Nawiasem mówiąc, nie wszyscy wiedzą, że północny biegun magnetyczny Ziemi w sensie fizycznym to południe i odwrotnie. W ten sposób powstało zamieszanie. Kiedy naukowcy wybrali nazwy biegunów zwykłego magnesu, mogli nadać im dowolne nazwy, nawet plus i minus, przynajmniej kilka abstrakcyjnych liter. Ale do tego czasu ludzie od dawna używali kompasów, których strzały są magnesami dipolowymi. A ten ich koniec, który wskazuje na północ, nazywano biegunem północnym magnesu (w pierwotnym sensie rozciągającym się na północ), a ten wskazujący na południe - południe, ale ponieważ magnesy przyciągają przeciwne bieguny, okazało się, że pole magnetyczne ziemskiego bieguna ma południowe (w sensie fizycznym) znajduje się na północy i nazywany jest „północnym biegunem magnetycznym”, a północ fizyczna znajduje się na południu.
Interesujące jest to, że jeśli nastąpi odwrócenie pola ziemskiego, a nazwy biegunów magnetycznych nie zostaną zmienione, sprawiedliwość zostanie przywrócona w odniesieniu do ich nazw.
Rysunek przedstawia kąt pomiędzy osią obrotu Ziemi a osią dipola oraz kierunek linii sił (ilustracja: Peter Reid).
Wróćmy jednak trochę wstecz. Geolodzy twierdzą, że ucieczka biegunów z ich miejsc nastąpiła i jest bardziej imponująca. W 1995 roku naukowcy przeanalizowali pozostałą magnetyzację starożytnych skał magmowych w górach Stins w stanie Oregon i odkryli, że prędkość obrotu pola magnetycznego planety podczas ochładzania strumienia lawy osiągała niewiarygodne sześć stopni dziennie. Było to o kilka rzędów wielkości wyższe od tempa, o jakim nauka mogła pomyśleć, nie licząc oczywiście dziennych wahań położenia biegunów spowodowanych działaniem naładowanych cząstek wiatru słonecznego. Dlatego wielu ekspertów kwestionowało wnioski autorów tej pracy.
Ale teraz naukowcy odkryli drugi dowód wskazujący, że gwałtowne zmiany pola geomagnetycznego są nadal możliwe. Teraz dobrze byłoby zrozumieć, czy takie natychmiastowe (według standardów geologicznych) skoki w terenie dla inwersji są powszechne, czy wyjątkowe.