Какво би станало ако магнитното поле изчезне?

Магнитното поле на планетата обкръжава Земята като невидима мрежа. Идващо от земното ядро, това поле е важно за ежедневието на хората. Това е така, защото точно то защитава планетата от слънчевитe частици и радиацията, осигурява основа за навигация и е играло важна роля в еволюцията на живота на Земята.

Но какво би станало, ако магнитното поле на Земята изчезне? По-голям брой заредени слънчеви частици биха бомбардирали планетата, поставяйки електрическите мрежи и сателитите в изключително трудна ситуация и увеличавайки опасността за хората от по-високи нива на рак, причинявани от ултравиолетова радиация.

С други думи, липсващо магнитно поле би имало последствия, които биха били сериозен проблем, но все пак те не са непременно апокалиптични, поне в краткосрочен план.

И това е добра новина, защото повече от век магнитното поле отслабва. Дори сега има особено неясни петна, като Южно-атлантическата аномалия в Южното полукълбо, които създават технически проблеми за спътниците на ниска орбита.

Първото нещо, което трябва да се разбере за магнитното поле е, че дори и да отслабва, то няма да изчезне напълно – поне, не за няколко милиарда години. Земята дължи магнитното си поле на разтопеното си външно ядро, което е съставено предимно от желязо и никел.

„Външната част на ядрото на Земята се захранва от конвекцията на топлината, която се отделя, докато вътрешното ядро расте и се втвърдява“, обяснява Джон Тардуно, геофизик от университета в Рочестър. (Вътрешното ядро расте с около милиметър годишно.)

Този двигател на магнитно поле, известен като динамо, се движи от милиарди години. Учените смятат, че сегашното разположение на ядрото може да се е установило преди около 1,5 милиарда години, според проучвания от 2015 г., които откриха скок в силата на магнитното поле в този период. Но Тардуно и неговият екип са открили доказателства за магнитно поле на Земята в един от най-старите минерали, циркон, датирани от 4,2 милиарда години, което предполага, че активността в ядрото създава магнетизъм от много дълго време.

„Не е ясно какво и защо е задвижило динамото“ казва, Тардуно пред изданието Live Science, Той предполага, че е възможно огромното планетарно въздействие да е стартирало процеса, същото въздействие, което е създало и Луната. Това въздействие, което се е случило може би 100 милиона години след като Земята се е образувала, може да размести всяка стратификация или наслояване на материалите в земното ядро: Представете си, че разклащате бутилка масло и вода в планетарен мащаб. Това нарушение можеше да насърчи конвекцията, която и до днес управлява динамото на Земята.

В крайна сметка вътрешното ядро вероятно ще нарасне и ще стане достатъчно голямо, така че конвекцията във външното ядро вече няма да е ефективна и магнитното поле ще се провали. Но този сценарий е толкова далеч, че не си струва да се безпокоим.

„Говорим за милиарди години“, казва Тардуно.

Далеч по-релевантно за живота на хората е, че магнитното поле отслабва. Учените измерват това отслабване директно с магнитни обсерватории и спътници през последните 160 години. Дали полето се е разпадало преди това е неясно, както е и какво ще бъде неговото поведение по-нататък. В момента магнитното поле е около 80% биполярно, обяснява Тардуно. Ако можете да поставите железни пълнежи около планетата (и да премахнете влиянието на слънцето, което изпраща постоянен поток от заредени частици, наречен слънчев вятър към Земята, издухвайки магнитното поле наоколо като дълга коса на вятъра), получените линии на магнитното поле биха показвали ясен север и юг. Но 20% от полето не е биполярно, което означава, че е по-сложно; има локални вариации.

В миналото магнитното поле се е обръщало неколкократно, заменяйки севера с юга. Последният от тези обрати се е случил преди 780 000 години, около ерата на Homo erectus. Отслабването на полето обикновено е предшествало тези обрати, повдигайки въпроси дали не е предстоящо поредно обръщане. Но полето също отслабва на моменти и след това отново се укрепва, без да е имало обръщане.

Тардуно и неговият екип откриха, че странна вихрушка в ядрото под Южна Африка може би допринася за част от тази слабост. Изглежда, че този вихър причинява аномалията в Южния Атлантик, известно слабо място в магнитното поле, което се простира на около 300 километра източно от Бразилия през голяма част от Южна Америка. В тази област заредените частици от слънчевия вятър се спускат по-близо от обичайното до Земята. Южно-атлантическата аномалия не е особено забележима на Земята. Но спътниците в околоземна орбита срещат повече вредни слънчеви частици, а астронавтите, които пътуват през региона с Международната космическа станция, съобщават за визуални явления свързани с това, за които се смята, че са предизвикани от сравнително високи нива на радиация на нивата на ниски орбити около Земята.

Тардуно и неговият екип подозират, че промяната в мантията под Южна Африка може да е била пусковата точка за обръщане на магнитното поле в миналото. Добрата новина е, че дори и полето да отслабва или да се подготвя за обръщане, то няма да изчезне; няма доказателства, че магнитното поле някога е изчезвало напълно дори по време на обръщане.

Дори ако полето се обърне, „ние все още ще имаме някакво магнитно поле; но то просто ще бъде много слабо“, каза Тардуно.

„Как би изглеждал този свят със слабо магнитно поле? Първо, компасът няма да работи. Просто ще бъде насочен към района с най-високото магнитно поле“, казва Тардуно. „Може да е много близо до вас; но може да бъде и много далеч“.

Северното и южното сияния ще бъдат видими от по-ниските ширини, защото тези цветни шоута са резултат от взаимодействието между заредените частици, идващи от слънцето със слънчевия вятър, и земната магнитосфера. В момента тези аурори се появяват близо до полюсите, следвайки до голяма степен линиите на магнитното поле на Север-Юг на Земята, но по-слабо поле би позволило на частиците да проникнат в земната атмосфера, осветявайки небето по-близо до екватора.

Проблемите на сателитите в Южно-атлантическата аномалия могат да станат често срещани по целия свят, което би причинило технически затруднения. Слънчевите частици могат да повредят електроника, да нарушават битовете памет. Когато слънчевите частици взаимодействат със заредения слой от земната атмосфера, наречен йоносфера, те също избиват електрони, свободни от техните молекулни орбити. След това тези свободни електрони пречат на предаването на високочестотните радиовълни, използвани за комуникация.

„Взаимодействията между слънчевия вятър и земната атмосфера също могат да разрушат озоновия слой с течение на времето“, казва Тардуно, „което ще повиши колективното излагане на ултравиолетово лъчение на човечеството и ще увеличи риска от рак на кожата“.

„Докато това вероятно не би било крайно катастрофално за живота, на Земята би имало много по-голяма доза радиация без магнитното поле“, казва Мартин Арчър, физик по космична плазма в Лондонския университет Queen Mary.

Има малко доказателства, че миналите изменения на магнитното поле са повлияли на живота на Земята. Все пак магнитното поле несъмнено оформя земната повърхност, като помага да се запази крехката атмосфера на планетата да не бъде взривена в космоса от безмилостната сила на слънчевия вятър, каза Арчър пред списание Live Science.

Магнитното поле не е от решаващо значение за наличието на атмосфера. Венера например, няма магнитно поле, но има масивна, макар и негостоприемна атмосфера. Магнитното поле обаче, със сигурност действа като допълнителен защитен слой. Марс, който преди е имал магнитно поле, но го е изгубил преди около 4 милиарда години, е изгубил почти напълно и атмосферата си. И ако имаше начин да се даде на Луната атмосфера, подобна на тази на Земята, слънчевият вятър ще я изтласка само в рамките на един век, обяснява Арчър.