Велика магнітна аномалія. Англійські геологи розгадали одну з головних таємниць Землі

3 липня 2018, 21:02

Група вчених з університетів Ліверпуля і Ланкастера пропонує розгадку таємниці механізму зміни магнітних полюсів Землі. І ця розгадка здатна здивувати навіть людей з вельми розвиненою уявою.

Магнітне поле Землі, яке ми всі приймаємо як даність, насправді є наслідком існування досить складного механізму всередині Землі.

Десь там, глибоко у нас під ногами, залізо, що перебуває в рідкому вигляді, генерує магнітне поле, полюси якого час від часу міняються місцями.

Відео дня

З якою періодичністю це відбувається і, власне, чому - одна з найбільших таємниць Землі.

Яка, втім, тепер уже не виглядає настільки величною. Група англійських вчених опублікувала дослідження, згідно з результатами якого існує взаємозв'язок між магнітним полем Землі і залишками стародавніх фрагментів океанського дна, які опускаються вниз - в бік гарячої мантії.

Аналіз цього взаємозв'язку дозволяє оцінити, наскільки часто відбувалися зміни полюсів у минулому, і як часто траплятимуться надалі. Це також дасть нам уявлення про те, наскільки швидко рухається мантія - шар між корою і ядром Землі.

Остання обставина вселяє найбільше оптимізму, стверджують автори дослідження - Ендрю Біггін, професор палеомагнетизму з університету Ліверпуля, і Марк Гаунслоу, доцент геології університету Ланкастера (в дослідженні також брав участь Меттью Домейєр з Центру еволюції Землі в Осло).

Справа в тому, що саме рух мантії Землі відповідальний за практично всі землетруси, вулкани та інші підземні катаклізми. Також саме активність мантії часто розглядається як першопричина масових катаклізмів і вимирань в історії Землі.

Що таке магнітне поле і звідки воно береться?

Магнітне поле Землі виникає завдяки тому, що рідке зовнішнє ядро, що складається з рідкого заліза, відмінно проводить струм, обертається при температурі 4-6 тис кельвінів і створює ефект динамо, внаслідок чого рух перетворюється на електромагнітну енергію.

Власне, це той же принцип, який людство сьогодні використовує у вітрогенераторах та іншому аналогічному обладнанні.

Wikipedia

Чому для нас важливе магнітне поле?

Магнітне поле огортає Землю, утворюючи магнітосферу.

Якби не було магнітного поля, у нас би не було компаса, що вказує на Північ. Але це була б найменша проблема.

Набагато важливішим є той факт, що магнітне поле захищає Землю від космічного випромінювання, найближче джерело якого - Сонце, у величезних кількостях випромінює електрони, протони, іони гелію тощо. Магнітне поле землі відхиляє ці частинки до своїх полюсів. Видимим проявом цього ефекту стають полярні сяйва.

Часом надзвичайно потужні спалахи на Сонці можуть призвести до збурень у магнітному полі Землі. У свою чергу, це може призвести до справжніх електромагнітних катастроф, як це вже траплялося наприклад в 1859 році. На щастя, тоді людство майже не використовувало електрику. Тому шкода була мінімальною.

Якщо ж щось подібне трапиться сьогодні, з огляду на рівень технологічного розвитку цивілізації, наслідки могли б бути жахливими.

У зв'язку з цим існують побоювання, що чергова зміна магнітних полюсів, станься вона завтра, може дорого коштує сучасній цивілізації.

Чому і як часто відбувається зміна магнітних полюсів?

Питання чому залишається здебільшого відкритим (новим дослідженням і присвячена ця стаття - див. нижче).

На запитання про те, як часто це відбувається, точної відповіді теж немає.

Відомо лише, що повна зміна в останній раз відбувалася 780 тис. років тому. А тимчасова трапилася 41 тис. років тому під час Малого льодовикового періоду. Вона тривала менше 1 тис. років.

Згідно з останніми дослідженнями період переходу від одного стану полюсів до іншого тривав приблизно 250 років. В цей період часу потужність магнітного поля впала до всього лише 5% від потужності нинішнього поля.

Потім протягом 440 років полюси залишалися стабільними, при цьому потужність магнітного поля зросла до 75% від поточної. І потім полюси повернулися назад в положення, що відповідає сьогоднішньому.

Чим загрожує зміна полюсів?

Вчені припускають, що в момент зміни полюсів, магнітне поле на якийсь час значно ослабне.

Це призведе до того, що на Землю потрапить значно більша кількість заряджених частинок з космосу, ніж зазвичай.

Першими жертвами підвищеного випромінювання впадуть численні супутники і літаки, а також наземна електронна інфраструктура.

Як приклад наводять те, що трапилося в Німеччині в 1987 році, коли в день, коли трапився надпотужний сонячний спалах, розбився пасажирський авіалайнер.

У 2003 році геомагнітна буря викликала масштабні відключення електричних мереж у Швеції. Тоді авіакомпаніям довелося терміново прокладати нові маршрути для літаків, щоб уникнути катастроф.

У разі, якщо такі події набудуть глобального масштабу - а саме цього слід очікувати в момент ослаблення магнітного поля всієї планети - ми втратимо систему GPS, також буде порушена робота інтернету.

Поки що складно передбачити, що може трапитися з людьми в момент зміни магнітних полюсів. В останній раз, коли така подія відбувалося (див. вище), людина ще не існувала як біологічний вид.

Wikipedia

Гальма планетарного динамо

Магнітне поле Землі існує мільярди років, але його полярність мінялася безліч разів.

Ми можемо простежувати ці зміни завдяки тому, що магнітне поле залишає своєрідні магнітні сліди в кам'янистих породах на поверхні Землі. Це щось на зразок палеомагнетичних "записів", за якими можна відстежити зміни в магнітному полі за тривалий період.

Завдяки цим "записам" абсолютно точно відомо, що темпи зміни полярності Землі непостійні. Так, за останній мільйон років зміна полярності траплялася частіше, ніж за попередні 100 млн років.

Причина такої непостійності залишається загадкою.

Нове пояснення

Дослідження Біггіна і Гаунслоу покликане прояснити всі ці незрозумілі моменти.

Згідно з домінуючою теорією, у Землі є літосфера - тверда оболонка, яка складається з земної кори і верхньої частини мантії, які злиті воєдино.

І ця літосфера розділена на сім великих тектонічних плит і безліч дрібніших фрагментів.

Вважається, що ці плити формуються внаслідок вулканічної активності.

Коли новостворений фрагмент літосфери опиняється на поверхні, він починає остигати. Цей процес може тривати мільйони років. У міру остигання плита стає все більш щільною і починає "тонути" назад в гарячі шари мантії.

Таким чином, вона зникає з поверхні Землі, але з точки зору сейсмології, її ще довго "видно". Зокрема, ми сьогодні можемо відстежити фрагменти літосфери, які зникли більше ніж 300 млн років тому.

Занурюючись вниз на тисячі кілометрів, фрагменти літосфери витісняють величезні обсяги твердої мантії і формують свого роду "кладовище тектонічних плит" прямо над набагато більш щільним рідким залізом зовнішнього ядра Землі.

Таким чином, роблять висновок Біггін і Гаунслоу, плити залягають на глибині до 2890 км і можуть впливати на рух рідкого заліза в зовнішньому ядрі.

Як це працює?

Ядро Землі чутливе до втрати тепла, яке воно віддає холоднішій матерії, що лежить зверху.

Коли більш холодні фрагменти літосфери опускаються в нижні шари мантії, вони збільшують швидкість охолодження верхнього ядра і тим самим підвищують швидкість, з якою всередині нього рухається рідке залізо.

Це в свою чергу відбивається на параметрах магнітного поля Землі, яке генерується завдяки цьому руху. Звідси і зміна магнітних полюсів.

Можна припустити, що такі зміни починають траплятися частіше, якщо вниз йде більше фрагментів літосфери.

Отже, потрібно виміряти часовий інтервал між зануренням фрагментів літосфери і зміною полюсів, припустили британські геологи.

Основним завданням дослідження було вимірювання швидкості, з якою фрагменти літосфери занурюються у в'язкі шари мантії.

У розпорядженні вчених були дані про сейсмологічні спостереження за зануреннями уламків літосфери за 410 млн років. А також наявні дані палеомагнетичних "записів" про зміни магнітних полюсів за останні 500 млн.

Зіставлення всіх цих даних за допомогою комп'ютерної симуляції дозволило отримати кореляцію між можливим часом повного занурення уламків тектонічних плит і зміною магнітних полюсів. Період між цими двома подіями становить близько 120 млн років.

Це підтверджує, що магнітне поле Землі зазнає впливу фрагментів літосфери, що потопають в мантії, підсумовують автори дослідження.

На їх думку, результати дослідження не тільки дозволяють зрозуміти причини, за якими відбувається зміна полярності магнітного поля Землі, але й дозволяють спрогнозувати поведінку поля в майбутньому.

За останні 120 млн років темпи занурення фрагментів літосфери знизилися, отже, і потенційних змін полюсів у найближчі 120 млн років буде менше.

Також дослідження є відправною точкою для вивчення більш важливого питання, констатують Біггін і Гаунслоу.

Якщо ми зрозуміємо швидкість рух мантії Землі, то зможемо краще розуміти, які процеси і з якими затримками впливають на землетруси, вулканічну активність та інші сейсмічні події. Зокрема йна ті, які можуть відбутися не через мільйони років, а найближчим часом. Може йтися про більш точне прогнозування катастрофічних землетрусів і вивержень вулканів. Передбачення таких подій теоретично може врятувати мільйони життів, констатують вчені.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X