Накъде и защо се местят магнитните полюси?

На тема „край на света” циркулират няколко научни сценария, с които е много удобно да се плашат хората. Една от тях се отнася до предстояща магнитна инверсия. Но в нея има и много истина. Трябва само да я различаваме от измислиците. Какво наистина се случва под краката ни, разказва завеждащият Лабораторията на геомагнитното поле към Института по физика на Земята на Руската академия на науките Владимир Павлов пред списание „Детали мира”.

На тема магнитна инверсия има много спекулации.

Това не е чудно. Аз съм пристрастен човек, но дори ако се старая да оценявам нещата обективно, темата е доста интересна. Първо, тя е общокултурна, и второ, на тази тема наистина има много спекулации. Преди няколко години канадското псевдонаучно списание Discovery нарисува всички възможни ужаси за човечеството и на шесто място постави геомагнитната инверсия. Още повече че за това има някои признаци… Имам колеги, които написаха в Nature статия, в която обясняват какво може да се случи, ако се намираме в някакъв начален стадий на инверсия. По-нататък възниква въпросът: колко бързо може да се случи това. Ако се случи за два-три дни, е едно, а ако продължава хилядолетия, е съвсем друго. И хората трябва ясно да го разбират.

Откъде изобщо тръгнаха тези разговори?

Има няколко неща, които провокират такива въпроси. Първото е, че положението на магнитните полюси се променя доста рязко. За първи път положението на магнитните полюси е измерено през 1831 г. от капитан Рос. И от края на 70-те години на ХХ век започва активно изместване. То се случва доста бързо, след 30 години магнитният полюс може да се окаже на бреговете на Източен Сибир, някъде при Новосибирските острови.

Второто е, че диполната компонента на магнитното поле спада. Тя спада много отдавна, едва ли не в последните две хиляди години, а в последните няколкостотин години тази скорост се увеличава.

Трети повод да говорим за изменение на магнитното поле на Земята са данните от спътниците. И те фиксират няколко области, където се образуват магнитни полета с обратна насоченост в сравнение с класическата диполна представа за магнитното поле на Земята. Най-големите от тях са бразилската и кейптаунската магнитна аномалия, които често се обединяват в една южноатлантическа магнитна аномалия. Създава се впечатление, че там расте нещо с обратен знак и то нараства, нараства… Тоест съществуват три особености на магнитното поле, които се проявяват все по-ясно и които могат да се случат, ако започне инверсия. Тези особености дават основание да се предполага, че или се намираме в самото начало на инверсия, или сме се устремили към нея. Но има основания да се смята, че това не е така.

Тоест това е философски въпрос?

Не съм сигурен, че е философски, защото има възможност да го конкретизираме и материализираме. Първо, имаше периоди в сегашното устойчиво състояние на полярността, когато полето е спадало също както сега. А след това тенденцията се е променяла и полето отново се е увеличавало. Полето „диша” през цялото време – ту спада, ту се увеличава. И в това няма нищо аномално, като отчитаме данните, които имаме за последните няколкостотин хиляди години. Така че можем да вървим към инверсия, а може и да не вървим.

Второ, що се отнася до движението на магнитния полюс, това не е физическо явление, по което трябва да се ориентираме. По-скоро трябва да обсъждаме тези магнитни аномалии. Макар че те също може да се смятат за проява на диханието на полето, но от резултатите на математически моделирания и геоложки записи знаем, че такива явления се наблюдават по време на инверсия. Тоест има някои основания да се смята, че инверсията може да настъпи в „близко” бъдеще, но те не са достатъчно, за да твърдим, че тя ще се случи точно сега.

Много пъти ли са се случвали инверсии?

Стотици и вероятно хиляди пъти.

Колко от тях са фиксирани?

Не мога да назова точна цифра, защото цялото геоложко минало не е изучено еднакво детайлно. То може да се раздели на три части. Първият период от време може да се оцени по океанското дъно. Най-древното океанско дъно е на около 160-170 млн. години. Всичко по-древно е отишло през зоната на субдукция надолу в мантията. Има такава хипотеза, която е станала много мощно доказателство на теорията за движение на континентите. Има срединни океански хребети. Това са пукнатини в земната кора, разделящи тектонските плочи. Пукнатините са с 40 000 км дължина, открити през 50-те години на ХХ век.

През тези пукнатини, при разминаване на плочите, се освобождава магмен материал, той изстива и се намагнитва по сегашното поле. След това пукнатината отново се разтваря, освобождава се нов материал. Ако полето не се е изместило, новата порция вещество се намагнитва по същия начин. А когато на даден етап полето промени своята полярност, веществото започва да се намагнитва в друга посока. След това полето отново променя полярност…

Ако погледнем разрез, направен на срединоокеанския хребет, ще видим цялата история на промяната на магнитното поле. Но най-главното е, че тя е симетрична спрямо този хребет. А ако погледнем отгоре, ще видим линията на намагнитване, простираща се на хиляди километри по хребета. И това е едно от най-големите открития на ХХ век, което доказва, че спредингът (раздалечаването на тектонските плочи), първо, наистина съществува, и второ, той позволява доста детайлно да се възстанови историята на магнитното поле на Земята за последните 160-170 милиона години.

Аз съм нарисувал доста опростена картина. Тя е по-справедлива за Атлантическия океан, докато за Тихия е доста по-сложна. Но във всеки случай геомагнитната скала на времето е добре изучена до юрата – период от мезозойската ера, по време на който се е образувала най-древната за дадения момент океанска кора. За това време е имало двеста-триста инверсии. По-нататък вече е необходима специална работа. Океанът не може да помогне повече, налага се да търсим по континентите. Точно с това се занимаваме в последните години, имаме дори някои успехи, но във всеки случай това е в пъти по-малко точно и доста по-сложно, отколкото по морските аномалии. А ако вземем трети участък – протерозой, архей, тоест милиарди години, то там само отделни неща са ясни.

Тоест не може да се твърди, че всяка смяна на полярността води до масово измиране на видове.

Въпросът с масовото измиране е доста сложен. Магнитното поле не изчезва, но напрежението му може да спадне в пъти. Сега повечето учени смятат – и има много потвърждаващи тази гледна точка данни, – че при инверсията диполът се разрушава. Магнитното поле, разбира се, защитава Земята от слънчевата радиация. Но значи ли това, че спадането на полето десет пъти ще доведе до увеличаването на радиацията? Това е област, която още не е изяснена.

Колкото до риска от измиране, този въпрос е изучаван плътно. И не е открита ясна зависимост между масовите измирания и инверсиите на магнитното поле. Инверсиите са значително повече от измиранията. Никой обаче не е казал, че инверсията не дава силни мутации. Но тук трябва да се разбира, че магнитното поле не е единственият щит на Земята, а само един от щитовете.

Има по-сложни и тънки връзки на поведението на магнитното поле с живите организми. Има някои бактерии на Земята – магнитотактичните бактерии. Линиите на магнитното поле само на екватора са паралелни на повърхността на Земята, в останалите части на планетата те са под един или друг ъгъл. И въпросната бактерия може да чувства къде е горе и къде – долу. Тя също чувства колко е кислородът наоколо. Движейки се нагоре, да речем тя се отдалечава от благоприятните условия и може да се обърне и да се върне на мястото, където ще може да се храни и диша добре. В резултат магнитотактичните бактерии получават преимущество пред другите. Сега си представете инверсия на магнитното поле. Полето се разрушава и това, което преди е било преимущество, става тежест. И има работи, в които е показано, че такива бактерии страдат много силно от инверсията на магнитното поле. Това, разбира се, е примитивно обяснение, но важното е, че има тънки ефекти на взаимодействието, които е невъзможно да се отчетат. Не знам дали Бредбъри ги е описвал някога…

Ефектът на пеперудата?

Да, сега така го наричат. Но в експерименти полето вероятно инвертира бързо, за период, сравним с живота на една бактерия.

А за какъв период се случва то в природата?

Според съвременните оценки, към които се придържат повечето учени, това са от две-три до седем-десет хиляди години. Така че ако то започва сега, едва ли ще попаднем в най-острата му фаза в близките хиляда години. От друга страна, в Nature се появи добра работа, в която са анализирани няколко десетки милиони години. И авторите свиват интервала на най-голяма активност до 1000 години. Това не е добре от гледна точка на перспективите, но не е нищо страшно. И дори да се намираме в самото начало на тази активна фаза, тя ще продължи хиляда години, така че в близките десетилетия няма да се случи нищо страшно.

Още едно притесняващо обстоятелство е това, че когато казват „3-7 хиляди години”, то се подразбира, че този процес ще протича равномерно. На пръв поглед не е очевидно, че отделните му етапи не може да протекат бързо, скокообразно. Но има физически механизми, които пречат на това. Характерните изменения, свързани с процесите, протичащи в течното ядро, може да протекат за стотици, десетки години и дори за година, но работата е там, че вътрешното твърдо ядро е проводник и когато във външното възникват изменения на потоците, във вътрешното възниква нещо подобно на токовете на Ленц. За да угаснат тези токове и да настъпи инверсия, са необходими 1000-2000 години. Така че има физически предел за скоростта на настъпването на инверсията.