Maast väljaulatuv nagu nähtamatud spagetid on planeedi magnetväli. Maa tuuma muutuse tõttu loodud väli on oluline igapäevaelus: see kaitseb planeeti päikeseosakeste eest, loob aluse navigeerimiseks ja sellel võis olla oluline roll Maa elu arengus.
Aga mis juhtuks, kui Maa magnetväli homme kaoks? Suurem arv laetud päikeseosakesi pommitaks planeeti, pannes elektrivõrgud ja satelliidid fritüürile ning suurendades inimeste kokkupuudet vähki põhjustava ultraviolettkiirguse kõrgema tasemega. Teisisõnu, puuduval magnetväljal oleks tagajärgi, mis oleksid problemaatilised, kuid mitte tingimata apokalüptilised, vähemalt lühiajaliselt.
Ja see on hea uudis, sest enam kui sajandi jooksul on see nõrgenenud. Isegi praegu on eriti tuhmid kohad, näiteks lõunapoolkera Lõuna-Atlandi anomaalia, mis tekitavad madala orbiidil liikuvate satelliitide jaoks tehnilisi probleeme.
Esimene asi, mida magnetvälja kohta mõista tuleb, on see, et isegi kui see nõrgeneb, ei kao see vähemalt - vähemalt mitte miljardeid aastaid. Maa võlgneb oma magnetvälja oma sula välimise südamiku jaoks, mis on enamasti valmistatud rauast ja niklist. Koore välimist südamikku toidab sisemise südamiku kasvades ja tahkenedes eralduva soojuse konvektsioon, ütles Rochesteri ülikooli geofüüsik John Tarduno. (Sisetuum kasvab umbes millimeetri võrra aastas.)
See magnetvälja mootor, mida tuntakse dünamona, on möllanud juba miljardeid aastaid. Teadlaste arvates võib praegune tuumikstruktuur paika saada umbes 1,5 miljardit aastat tagasi vastavalt 2015. aasta uuringutele, mis leidsid hüppe magnetvälja tugevusest selle aja ümber. Kuid Tarduno ja tema meeskond on leidnud tõendusmaterjali planeedi vanimate mineraalide - tsirkoonide - magnetvälja kohta Maal, mis pärinevad 4,2 miljardist aastast, mis viitab sellele, et aktiivsus tuumas on magnetismi tekitanud väga pikka aega.
Pole selge, miks dünamo alguse sai, rääkis Tarduno Live Science'ile, kuigi on võimalik, et võtmeteguriks võis olla Kuu tekitanud tohutu planeedimõju. See mõju, mis tekkis võib-olla 100 miljonit aastat pärast Maa kokkutulekut, võis kõigutada Maa tuumas olevate materjalide kihistumist või kihistumist: Kujutage ette, et raputaksite pudeli õli- ja veepõhja planeediliseks. See häire oleks võinud soodustada konvektsiooni, mis juhib Maa dünamot tänapäevalgi.
Lõpuks kasvab sisemine tuum tõenäoliselt piisavalt suureks, et konvektsioon välimises südamikus pole enam efektiivne ja magnetväli ebaõnnestub. Kuid see stsenaarium on juba nii kaugel, et pole mõtet palju und kaotada.
"Me räägime miljardeid aastaid," ütles Tarduno.
Nõrgendav magnetväli
Inimeste elus on palju olulisem see, et magnetväli nõrgeneb. Teadlased on seda nõrgendust viimased 160 aastat mõõtnud otse magnetiliste vaatluskeskuste ja satelliitide abil. See, kas põld enne seda raputas, on pisut nurisev, nagu ka järgmine kord. Tarduno ütles, et magnetväli on praegu umbes 80% dipolaarne. See tähendab, et see toimib enamasti nagu baarimagnet. Kui saaksite ümber raua viilutada planeedi ümber (ja eemaldaksite päikese mõju, mis suunab Maa poole püsivalt laetud osakeste voogu, mida nimetatakse päikesetuuleks, puhub magnetväli ümber nagu tuule käes pikad juuksed), tekkib sellest tulenev magnetväli jooned näitaksid selget põhja- ja lõunaosa. Kuid 20% väljast on mittepolaarne, see tähendab, et see on keerulisem; on kohalikke variatsioone.
Varem on magnetväli libisenud, vahetades põhja ja lõuna. Viimane neist pöördumistest juhtus 780 000 aastat tagasi, umbes 2000 Homo erectus. Põllu nõrgenemine on tavaliselt eelnenud neile klapidele, tekitades küsimusi selle kohta, kas on oodata veel ühe klapi tekkimist. Kuid väli ka nõrgeneb kohati ja tugevneb siis uuesti ilma klapita - nähtust, mida nimetatakse ekskursiooniks.
Tarduno ja tema meeskond on leidnud, et imelik pööris Lõuna-Aafrika Vabariigi tuumikus võib sellele nõrkusele kaasa aidata. Tundub, et see pööris põhjustab Lõuna-Atlandi anomaaliat, teadaolevat nõrka kohta põllul, mis ulatub Brasiiliast umbes 190 miili (300 kilomeetrit) ida pool kogu Lõuna-Ameerikani. Selles piirkonnas sukelduvad päikesetuule laetud osakesed Maale tavaliselt lähemale. Lõuna-Atlandi anomaalia pole kohapeal eriti märgatav. Kuid Maakera orbiidil liikuvad satelliidid satuvad sinna kahjulikumate päikeseosakestega ning rahvusvahelisel kosmosejaamal on piirkonnast läbi rännanud astronaudid teatanud lasketähtede visuaalsetest nähtustest, mille põhjuseks arvatakse olevat suhteliselt kõrge radiatsioonitase madalal Maa orbiidil. .
Põldudeta Maa
Tarduno ja tema meeskond kahtlustavad, et Lõuna-Aafrika vahevöö varieerumine võis minevikus olla magnetvälja ümberpööramiste käivituspunkt. Hea uudis on see, et isegi kui põld nõrgeneb või valmistub kärbseks, ei kao see kuhugi; pole mingeid tõendeid selle kohta, et magnetväli oleks tagurdamise ajal kunagi täielikult kadunud.
Isegi kui väli muutub vastupidiseks, "on meil ikkagi mõni magnetväli olemas; see on lihtsalt väga nõrk magnetväli," ütles Tarduno.
Kuidas see minimaalse magnetväljaga maailm välja näeks? Noh, teie kompass ei töötaks, ühe asja pärast. "See tuleb lihtsalt suunata suurima magnetvälja poole," sõnas Tarduno. "See võib olla teile väga lähedal; see võib olla väga kaugel."
Põhja- ja lõunatuled oleksid nähtavad madalamatelt laiuskraadidelt, sest need värvikad väljapanekud on päikesetuules päikese poolt heidetud laetud osakeste ja Maa magnetosfääri vastastikmõju tulemus. Praegu ilmuvad need aurorad pooluste lähedale, järgides Maa suuresti põhja-lõuna suunduvaid magnetvälja jooni, kuid nõrgem väli võimaldaks osakestel tungida Maa atmosfääri, valgustades taeva ekvaatorile lähemale.
Atlandi ookeani lõunaosa anomaalia tingimused satelliitide osas võivad muutuda kogu maailmas, mis võib põhjustada tehnilisi tõrkeid. Päikeseosakesed võivad elektroonikat pingutada, häirides mälubitsasid nn ühe sündmuse häiretes ehk SEU-des. Kui päikeseosakesed interakteeruvad Maa atmosfääri laetud kihiga, mida nimetatakse ionosfääriks, koputavad nad ka molekule. Seejärel segavad need vabad elektronid suhtlemiseks kasutatavate kõrgsageduslike raadiolainete edastamist.
Päikesetuule ja Maa atmosfääri vastastikmõjud võivad aja jooksul osoonikihi ka laguneda, ütles Tarduno, mis suurendaks inimkonna kollektiivset ultraviolettkiirgusega kokkupuudet ja suurendaks nahavähiriski.
"Ehkki see poleks eluks ilmselt katastroofiline, oleks maapinnal ilma magnetväljata palju suurem kiirgusdoos," ütles Londoni kuninganna Mary ülikooli kosmoseplasma füüsik Martin Archer.
On vähe tõendeid selle kohta, et varasemad magnetvälja variatsioonid on mõjutanud Maa elu. Sellegipoolest on magnetväli vaieldamatult kujundanud Maa pinda, aidates hoida planeedi habras atmosfääri päikesetuule järeleandmatu jõu poolt kosmosesse puhumast, rääkis Archer Live Science'ile.
Magnetväli pole atmosfääri olemasolu jaoks ülioluline - Veenusel puudub magnetväli ja sellel on massiivne, kui ebasoovitav atmosfäär -, kuid see toimib kindlasti täiendava kaitsekihina. Marsi, millel varem oli magnetväli, kuid kaotas selle umbes 4 miljardit aastat tagasi, atmosfäär on peaaegu täielikult eemaldatud. Ja kui oleks võimalus anda kuule Maa-sarnane atmosfäär, siis päikesetuul peletaks selle pelga sajandi jooksul mitte millekski, ütles Archer.
