2012-12-21

Összeomlik a Föld mágneses mezeje

Az elmúlt másfél évszázadban a Föld mágneses mezejének erőssége 10-15 százalékkal csökkent, és a folyamat gyorsul, állítják kutatók. A gyengülés a kezdődő pólusváltást jelezheti, a folyamat pár ezer éve alatt a Földet kozmikus sugarak bombázzák majd, de az élőlények valószínűleg képesek lesznek alkalmazkodni.

A póluscsere alatt a Föld mágneses mezejének erőssége csökken, aztán fordított polaritással újra felépül. Ennek látványos jele lesz például az, hogy az iránytűk dél felé fognak mutatni, írta a New York Times.

Sarki fények az Egyenlítőnél

A pólusváltás tönkreteheti az elektromos hálózatokat, műholdakat, növelheti az ózonlyukakat, sarki fények jelenhetnek meg az Egyenlítő környékén, emellett a váltás összezavarhatja a madarakat, halakat és minden költöző állatot, amik a mágneses mező alapján tájékozódnak. Bár a teljes váltás még évszázadokra vagy évezredekre lehet, a mágneses mező gyors csökkenése már most problémákat okoz a műholdaknak.



Múlt hónapban az Európai Űrhivatal (European Space Agency, ESA) jóváhagyta azt a tervet, aminek célja a mágneses mező vátozásának eddigi legátfogóbb megfigyelése. Három új Swarm műhold fogja megfigyelni minden eddiginél nagyobb precizitással a mezőt és segít a tudósoknak előre jelezni a várható változásokat. A műholdakat 2009-ben tervezik fellőni, és 2015-ig dolgoznának néhány száz kilométeres magasságban.

A tudósok sietnek leszögezni, hogy nincs mitől tartani, hiszen a váltás akár kétezer évbe is beletelhet. A legutóbbi ilyen esemény 780 ezer éve történt, amikor a Homo erectus még kőeszközök készítésével foglalatoskodott.

Már folyik

John A. Tarduno, a rochesteri egyetem geofizikusa szerint a pólusváltás már folyik, az észlelt jelenségek ugyanis megegyeznek azokkal, amiket a számítógépes szimulációk is mutattak.

A mágneses mezőt a Föld folyékony vasmagjának áramlása hozza létre. Senki sem tudja pontosan, mi az oka a pólusváltásnak, de a kutatók szerint az olvadt vas mozgásának megváltozásával állhat kapcsolatban.


A magnetoszféra biztosít védelmet a bolygónak a kozmikus sugárzás ellen, a mező eltűnése egész sor problémát okozhat. Charles H. Jackman, a NASA kutatója tavaly decemberben készített egy tanulmányt a várható hatásokról. Eszerint a sugárzás például nagymértékben elpusztíthatja az ózonréteget is, ami a káros ultraibolya fénytől védi a Földet. Jackman szerint a hatás jelentős lehet, de "nem katasztrofális".

Műholdkárok

A kérdés hatalmas figyelmet kapott, mikor a Nature tudományos lap 2002. április 11-én beszámolót jelentetett meg a párizsi geofizikai intézet és a dán űrkutatási intézet tanulmányáról.


A kutatók az amerikai Magsat műhold 1979-es és 1980-as méréseit hasonlították össze a dán Oersted műhold adataival, amit 1999-ben lőttek föl, és jelenleg is működik. Gauthier Hulot és munkatársai két olyan területet fedeztek föl, ahol a mágnesesség jelentősen csökkent: egyet az Északi-sarknál és egyet Dél-Afrikától délre.

A jelenség egybevágott azzal, ami számítógépes szimulációk szerint a pólusváltást megelőzheti. "Feltételezzük - írta Hulot a tanulmányban, - hogy a jelenségek azt jelzik, hogyan működik a geodinamó visszafordulás előtt". Egy interjúban azt is kijelentette, hogy a mező déli pontja harminc százalékkal gyengébb, mint máshol, és emiatt néhány itt elhaladó műhold károkat is szenvedett már, mivel így a Napból származó töltött részecskék képesek voltak áthatolni a meggyengült mágneses pajzson.

Tudnak alkalmazkodni

Tarduno szerint a műholdakra és az ózonrétegre gyakorolt hatások attól függetlenül ugyanazok lennének, hogy a mező megfordul vagy csak egyszerűen meggyengül. A Föld mágneses mezejének összeomlása miatt a részecskék mélyebben be tudnak hatolni az atmoszférába, és befolyásolhatják, tönkretehetik az elektromos hálózatokat, ahogy az napviharok esetén is megesik néha.

A biológusok megegyeznek abban, hogy ha a váltás elég lassú, és az élőlények a Földön elég rugalmasak, akkor a legtöbb tud majd alkalmazkodni. Felhívják a figyelmet arra is, hogy a leletek szerint nincs összefüggés a pólusváltások és a tömeges kihalások között.




Miért következik be mágneses pólusváltás? A dinamóhatás számítógépes modellezése.

A jelenleg érvényes tudományos elméletek szerint a bolygók mágneses terét az úgynevezett dinamóhatás kelti. A dinamóelv lényege földi kísérletekben az, hogy ha egy fémkorong mágneses mezőben pörög, akkor az így keletkezett erő az elektronokat a korong középpontja felé taszítja.

Amíg a korong forgásban van, addig az elektronok mozgása - az elektromos áram(lás) -mágneses mezőt indukál, vagyis a mágneses és az elektromos jelenségek egymást gerjesztik, erősítik. Sajnos meggyőződni nem tudunk róla, hogy bolygónk belsejében, 6400 kilométer mélyen valóban ilyen folyamatok zajlanak. Számítógépes szimulációk segítségével azonban közelebb kerülhetünk megértésükhöz.

A Los Angelesi Kalifornia Egyetem kutatóinak számítógépes modellje a dinamóelvet leíró fizikai egyenleteken alapul. A számítógép folyamatosan halad az egyenletek megoldásával, az eddigi leghosszabb idő, amit eddig tanulmányozni sikerült mágneses mezőnk múltjából, 500 ezer év volt.

Hurrikánszerűen terjednek

A modell tanulmányozása közben a kutatók felismerték, hogy a dinamóhatás következtében új mágneses erővonalak keletkeznek, amelyek normálisan a már létező erővonalak irányába állnak fel. Abban a pillanatban azonban, ha bármiféle mozgás, csavar, anomálisa keletkezik a külső magban, az új mágneses erővonalak iránya megváltozik, elindul egy folyamat a pólusváltás irányába.

A folyékony külső magban keletkezett instabilitás fokozatosan tovább vándorol, körülbelül egy szélességi fokot évente. A folyamat leginkább a hurrikánok terjedéséhez hasonlítható, ám annál jóval lassúbb.

A külső magban keletkezett legtöbb instabilitás átmeneti jellegű, egy idő után elveszti erejét. Néha azonban a körülmények kedvezőek ahhoz, hogy egyre nagyobb és nagyobb legyen. A meglévő mágneses mező ekkor gyengülni kezd. Ha a folyamat a teljes mag körül körbe ér, akkor bekövetkezik a mágneses pólusváltás. A múltban a váltás időtartama kétezer és 11 ezer esztendő között mozgott. Az Egyenlítő környékén relatíve gyors (2000 éves) volt a váltás, a sarkvidékeken hosszabb, ott fordul elő a 11 ezer éves felső határ. A váltás átlagos időtartama egyébként 7000 év, s mindezt harminc különböző helyszínről származó óceáni rétegmintából állapították meg a geológusok.

A geofizikusok ma már meg tudják határozni a Föld köpenye és külső magja határán lévő azon pontokat, ahol ezek az instabilitások keletkeznek. A közelmúltban egy ilyen hullámzás keletkezett például az Atlanti-óceán közép-keleti régiójában. Hurrikánhoz hasonlóan az anomália tovább söpört a Karib-szigetek, majd Észak-Amerika felé. A mágneses mezőben bekövetkezett változások több évtizedes követésével kiderül majd, hogy ebből a kis hullámból keletkezik-e valamilyen nagyobb változás.

Ezek az instabilitások gyengítik a Föld mágneses mezejét.