Žemė yra ne tik uolienų ir vandenynų planeta, bet ir milžiniškas magnetas, kurio nematomas laukas saugo gyvybę nuo pražūtingos kosminės spinduliuotės. Daugelį dešimtmečių mokslininkai stebi nerimą keliančią tendenciją: mūsų planetos magnetinis skydas silpsta, o magnetiniai poliai juda sparčiau nei bet kada anksčiau. Nors šis procesas yra natūralus geologinis reiškinys, vykstantis per tūkstančius metų, pastarieji duomenys, gauti iš Europos kosmoso agentūros (ESA) „Swarm“ palydovų konsteliacijos, rodo, kad pokyčiai tam tikrose zonose, pavyzdžiui, Pietų Atlanto regione, yra intensyvesni nei prognozuota. Tai kelia klausimų ne tik apie planetos geofiziką, bet ir apie mūsų technologinės civilizacijos, kuri yra itin priklausoma nuo palydovų ir elektros tinklų, ateitį.
Kaip veikia mūsų planetos apsauginis skydas?
Norint suprasti, kodėl lauko silpnėjimas yra svarbus, pirmiausia reikia suvokti, kaip jis susidaro. Žemės magnetinį lauką generuoja procesas, vadinamas geodinama. Mūsų planetos gelmėse, maždaug 3000 kilometrų gylyje, slypi išorinis branduolys, sudarytas iš skystos geležies ir nikelio. Dėl Žemės sukimosi ir šilumos konvekcijos šis skystas metalas nuolat juda, sukurdamas elektros sroves. Būtent šios srovės ir generuoja magnetinį lauką, kuris apgaubia Žemę ir nusidriekia toli į kosmosą, suformuodamas magnetosferą.
Magnetosfera veikia kaip skydas, nukreipiantis didžiąją dalį saulės vėjo – įelektrintų dalelių srauto, sklindančio iš Saulės. Be šio skydo saulės vėjas ilgainiui nupūstų atmosferos ozono sluoksnį, kaip tai, manoma, nutiko Marse prieš milijardus metų. Tačiau šis laukas nėra statiškas; jis yra dinamiškas, nuolat kintantis ir, kaip rodo istorija, kartais net visiškai apsiverčiantis.
Pietų Atlanto anomalija: silpnoji grandis
Vienas didžiausių mokslininkų dėmesio objektų šiuo metu yra vadinamoji Pietų Atlanto anomalija (PAA). Tai didžiulė teritorija, nusidriekusi nuo Pietų Amerikos iki Pietvakarių Afrikos, kurioje Žemės magnetinis laukas yra žymiai silpnesnis nei bet kur kitur planetoje. Per pastaruosius 50 metų šios zonos intensyvumas dar labiau sumažėjo, o pati anomalija plečiasi į vakarus.
Naujausi tyrimai rodo, kad PAA ne tik plečiasi, bet ir skyla į dvi atskiras ląsteles – rytinę ir vakarinę. Tai rodo sudėtingus procesus, vykstančius giliai po Žemės pluta. Šioje zonoje magnetinis skydas yra toks plonas, kad įelektrintos kosminės daleles gali prasiskverbti arčiau Žemės paviršiaus. Tai nėra tiesioginė grėsmė žmonėms ant žemės, tačiau tai yra rimtas iššūkis technologijoms, esančioms žemojoje orbitoje.
Ar artėja polių apsikeitimas?
Vienas dažniausiai užduodamų klausimų, susijusių su lauko silpnėjimu, yra galimas magnetinių polių apsikeitimas (reversija). Geologiniai įrašai uolienose rodo, kad Žemės magnetiniai poliai apsikeičia vietomis vidutiniškai kas 250 000 – 300 000 metų. Paskutinis toks pilnas įvykis buvo prieš maždaug 780 000 metų, todėl techniškai mes jau „vėluojame“.
Tačiau mokslininkai pabrėžia keletą svarbių faktų:
- Procesas nėra staigus: Polių apsikeitimas nevyksta per naktį. Tai trunka tūkstančius metų.
- Šiaurės ašigalio dreifas: Magnetinis šiaurės ašigalis pastaraisiais dešimtmečiais sparčiai juda iš Kanados Arkties link Sibiro. Tai rodo, kad laukas yra nestabilus, tačiau nebūtinai reiškia neišvengiamą pilną apsisukimą artimiausiu metu.
- Lauko struktūros pokyčiai: Prieš apsikeitimą laukas paprastai tampa multipolinis (turi daugiau nei du polius) ir gerokai susilpnėja, kas leistų daugiau radiacijos pasiekti atmosferą.
Technologinės pasekmės: kas rizikuoja labiausiai?
Nors biologinei gyvybei tiesioginis pavojus yra minimalus, mūsų technologinė infrastruktūra yra itin jautri magnetinio lauko pokyčiams. Silpstantis laukas reiškia mažesnę apsaugą nuo geomagnetinių audrų, kurias sukelia Saulės žybsniai. Pasekmės gali būti juntamos keliose srityse:
1. Palydovų sutrikimai
Pietų Atlanto anomalijos zonoje skriejantys palydovai patiria daug didesnę radiacijos dozę. Tai dažnai sukelia elektronikos sutrikimus, vadinamus „vienkartiniais įvykiais“ (angl. single event upsets), kai kosminė dalelė fiziškai pakeičia duomenų bitą kompiuterio atmintyje. Dėl šios priežasties daugelis palydovų, įskaitant Hablo teleskopą, skriedami per šią zoną laikinai išjungia jautrius instrumentus.
2. Navigacijos sistemos
Mobiliųjų telefonų kompasai, lėktuvų navigacija ir karinės sistemos remiasi tiksliais magnetinio lauko modeliais. Kadangi laukas keičiasi vis greičiau, Pasaulio magnetinis modelis (WMM) turi būti atnaujinamas dažniau, kad GPS ir kitos sistemos veiktų tiksliai. Dideli nukrypimai gali sukelti navigacijos klaidų, kurios aviacijoje yra neleistinos.
3. Elektros tinklai
Silpnesnis magnetinis laukas reiškia, kad stiprios saulės audros metu į Žemės atmosferą patenka daugiau energijos. Tai gali indukuoti geomagnetines sroves elektros perdavimo linijose, kurios gali perkaitinti ir sugadinti transformatorius. Toks įvykis gali palikti didelius regionus be elektros energijos savaites ar net mėnesius.
Poveikis gyvajai gamtai ir žmonių sveikatai
Magnetinis laukas yra svarbus ne tik technologijoms, bet ir gyvajai gamtai. Daugybė gyvūnų rūšių – nuo paukščių ir vėžlių iki banginių ir bičių – naudoja Žemės magnetinį lauką navigacijai migracijos metu. Šis gebėjimas, vadinamas magnetorecepcija, leidžia jiems orientuotis tūkstančius kilometrų.
Mokslininkai tiria, kaip staigūs lauko pokyčiai ar lauko susilpnėjimas gali paveikti šių gyvūnų elgseną. Yra teorijų, kad banginių išsiplovimai į krantą gali būti susiję su laikinais magnetiniais sutrikimais, kurie „apakina“ jų vidinį kompasą. Žmonių atveju, tiesioginis poveikis sveikatai dėl lauko susilpnėjimo ant žemės paviršiaus nėra įrodytas, tačiau padidėjusi UV ir kosminė spinduliuotė (jei smarkiai suplonėtų ozono sluoksnis) galėtų padidinti odos vėžio riziką ilgalaikėje perspektyvoje.
Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)
Visuomenėje sklando daugybė mitų apie magnetinio lauko silpnėjimą. Štai atsakymai į svarbiausius klausimus, remiantis moksliniais duomenimis.
-
Ar magnetinio lauko išnykimas reiškia pasaulio pabaigą?
Ne. Net ir polių apsikeitimo metu magnetinis laukas visiškai neišnyksta, jis tik tampa silpnesnis ir sudėtingesnis. Tai sukeltų technologinių problemų, bet Žemės atmosfera vis tiek suteiktų pakankamą apsaugą gyvybei. -
Ar tai susiję su klimato kaita?
Mokslininkai tiria ryšį tarp kosminės spinduliuotės ir debesų formavimosi, tačiau šiuo metu nėra įrodymų, kad magnetinio lauko pokyčiai būtų pagrindinis dabartinio globalinio atšilimo veiksnys. Pagrindinė klimato kaitos priežastis išlieka šiltnamio efektą sukeliančios dujos. -
Kada įvyks polių apsikeitimas?
To neįmanoma tiksliai prognozuoti. Nors laukas silpsta, jis vis dar yra pakankamai stiprus. Procesas gali užtrukti dar tūkstančius metų, arba laukas gali vėl sustiprėti neapsivertęs, kaip tai yra nutikę praeityje (vadinamieji „ekskursai“). -
Ar mes galime sustabdyti šį procesą?
Ne. Tai yra natūralus planetos vidaus procesas, kurį lemia skysto branduolio hidrodinamika. Žmonija neturi galimybių daryti įtaką procesams, vykstantiems tūkstančių kilometrų gylyje.
Pasirengimas ateičiai: adaptacija ir stebėsena
Užuot baiminusis katastrofinių scenarijų, mokslo bendruomenė ir vyriausybės orientuojasi į adaptaciją ir atsparumą. ESA misija „Swarm“, susidedanti iš trijų palydovų, nuolat matuoja magnetinius signalus, sklindančius iš Žemės branduolio, mantijos, plutos ir vandenynų. Šie duomenys leidžia kurti tikslesnius modelius ir prognozuoti pokyčius.
Inžinieriai jau dabar kuria atsparesnę elektroniką palydovams („radiation-hardened“), kuri gali veikti padidėjusios radiacijos sąlygomis. Energetikos sektoriuje diegiamos apsaugos sistemos, galinčios automatiškai atjungti tinklus geomagnetinių audrų metu, kad būtų išvengta ilgalaikių gedimų. Ateities kosminės misijos į Mėnulį ar Marsą taip pat turės atsižvelgti į kintančią radiacinę aplinką, kuriant geresnes astronautų apsaugos priemones.
Žemės magnetinio lauko silpnėjimas yra priminimas, kad mūsų planeta yra gyva, dinamiška sistema. Nors mes negalime kontroliuoti galingų jėgų planetos branduolyje, mokslo pažanga ir technologinis pasiruošimas leidžia mums stebėti šiuos pokyčius realiuoju laiku ir ruoštis gyvenimui kintančioje magnetinėje aplinkoje. Tai nėra pabaigos pranašystė, o veikiau inžinerinis ir mokslinis iššūkis, kurį žmonija turi įveikti.
