Земля, наш скелястий водяний оазис у космосі, є ідеальним місцем для процвітання життя з кількох причин.
Ми знаходимося на потрібній відстані від нашої рідної зірки, щоб на поверхні планети існувала рідка вода. Гравітаційне тяжіння інших великих планет допомагає захистити нас від апокаліптичних зіткнень з блукаючими метеоритами. А магнітне поле планети оточує Землю захисним бар’єром, який захищає нас від заряджених частинок, що летять у космосі.
Магнітне поле Землі створюється складним потоком розплавленого металевого матеріалу в зовнішньому ядрі планети. На потік цього матеріалу впливає як обертання Землі, так і наявність твердого залізного ядра, що призводить до диполярного магнітного поля, де вісь приблизно збігається з віссю обертання планети.
У хімічному складі стародавніх порід приховані підказки того, що магнітне поле Землі є динамічним, мінливим явищем. Вивчення стародавніх геомагнітних полів, записаних у гірських породах, є предметом дисципліни, відомої як «палеомагнетизм».
Палеомагнітні дослідження дали вченим знання про те, що в геологічному минулому магнітне поле Землі багато разів змінювалось і навіть змінювало полярність. Але чому?
Що спричиняє переміщення магнітних полюсів?
Магнітне поле Землі змінюється в дуже коротких часових масштабах і надзвичайно довго, починаючи від мілісекунд до мільйонів років. Взаємодія магнітного поля із зарядженими частинками в космосі може змінити його на коротких масштабах часу. Тоді як збурення магнітного поля на більш тривалих масштабах часу спричинені внутрішніми процесами, що відбуваються у зовнішньому рідкому ядрі Землі.
«Вікові зміни геомагнітного поля є результатом ефекту адвекції магнітного поля потоком у зовнішньому ядрі рідини та ефектів дифузії магнітного поля в ядрі та мантії», — сказав Space.com геофізик Леонардо Сагнотті.
Коливання, викликані рухом металевого матеріалу в зовнішньому ядрі, призвели до повної зміни полярності магнітного поля в минулому Землі.
Палеомагнітні дослідження показали, що зміни полярності магнітного поля Землі не є періодичними і їх неможливо передбачити. Багато в чому це пов’язано з поведінкою механізмів, які за це відповідають.
«Потік металевої рідини (в основному розплавленого заліза) у зовнішньому ядрі Землі є хаотичним і турбулентним. Зміни полярності відбуваються в періоди низької інтенсивності геомагнітного поля, під час яких інтенсивність диполярного компонента різко зменшується, і структура поля нестабільна”, – говорить Саньотті.
Перехідний період зміни полярності виглядає як геологічно миттєвий (тобто нижче геологічної роздільної здатності) з тривалістю до кількох тисяч років.
Земля в космосі з червоними хвилястими лініями, що йдуть з північної півкулі, і синіми хвилястими лініями, що йдуть з південної півкулі.
Візуалізація вище показує магнітне поле навколо Землі — магнітосферу — так, як воно може виглядати з космосу. Ця точка зору є концептуальною, але базується на реальних наукових спостереженнях, які проводилися з початку космічної ери. Помаранчеві та сині лінії зображують протилежні північну та південну полярності силових ліній Землі. (Зображення: НАСА/Студія наукової візуалізації Центру космічних польотів Годдарда)
Як зміна магнітних полюсів впливає на життя на Землі?
Коли магнітне поле схильне до перевороту, воно знаходиться в стані зниженої інтенсивності, що призводить до більшого впливу сонячного вітру та космічних променів у формі заряджених частинок на атмосферу Землі.
На даний момент немає значущих доказів кореляції між масовими вимираннями життя на Землі та змінами геомагнітної полярності. Однак пов’язати темпи вимирання видів і видоутворення з періодами низької інтенсивності магнітного поля заважає невизначеність відомого часового масштабу цих магнітних «переворотів».
Крім того, інверсії магнітного поля часто відбуваються в геологічних масштабах часу (кілька сотень разів за останні 160 мільйонів років), тоді як зареєстровані події масового вимирання відбуваються кожні сто мільйонів років або близько того (набагато рідше).
З точки зору людської цивілізації, її безпосередньо стосується не зміщення магнітних полюсів, а періоди зниження інтенсивності геомагнітного поля, що виникає в результаті цього. Суспільство все більше покладається на технології, і наслідки зниження інтенсивності магнітного поля повинні бути серйозно розглянуті урядами та міжнародними організаціями.
«У цій конфігурації відбулося б помітне збільшення проникнення заряджених частинок у магнітосферу на висотах, ближчих до поверхні Землі, що мало б серйозні наслідки для нашого технологічного світу», — додає Саньотті.
Ризики, яким піддається наша планета та цивілізація, можуть мати значний вплив на громадянське суспільство, на те, як ми ведемо торгівлю, безпеку, зв’язок, енергетичну інфраструктуру, супутники та життя людей на низькій навколоземній орбіті. На жаль, спорадичний характер магнітних коливань і розворотів означає, що ми не можемо передбачити, коли саме це станеться.
Все, що ми знаємо, це те, що перевертання магнітних полюсів врешті станеться.