Leeds Yon Moundi ja Phil Livermore'i ülikooli geofüüsikud usuvad, et paari tuhande aasta pärast toimub Maa magnetvälja ümberpööramine. Briti teadlased tutvustasid oma leide ajakirja The Conversation veerus. "Lenta.ru" pakub autorite peamisi teesid ja selgitab, miks geofüüsikutel on kõige tõenäolisem õigus.
Magnetväli kaitseb Maad ohtliku kosmilise kiirguse eest, suunates laetud osakesed planeedist eemale. See jõuväli pole aga püsiv. Kogu planeedi ajaloo jooksul on toimunud vähemalt mitusada magnetvälja ümberpööramist, kui põhja- ja lõunapooluse magnetpoolused vahetati.
Polaarsuse ümberpööramise protsessis võtab planeedi magnetväli keeruka kuju ja nõrgeneb. Selle aja jooksul võib selle väärtus langeda kümne protsendini algsest väärtusest ja samal ajal ei moodustu kaks poolust, vaid mitu, sealhulgas mitu, näiteks ekvaatori juures. Keskmiselt toimub magnetvälja ümberpööramine üks kord miljoni aasta jooksul, kuid pöörduste vaheline intervall ei ole püsiv.
Lisaks geomagnetilistele pöördumistele esines Maa ajaloos ka mittetäielikke pöördumisi, kui magnetilised poolused liikusid madalatele laiuskraadidele kuni ekvaatori ristmikuni ja siis tagasi tagasi. Viimati toimus geomagnetiline pöördumine, nn Brunes-Matuyama nähtus, umbes 780 tuhat aastat tagasi. Ajutine pöördumine - Lashampi sündmus - juhtus 41 tuhat aastat tagasi ja kestis vähem kui tuhat aastat, mille jooksul planeedi magnetvälja suund muutus tegelikult umbes 250 aastat.
Maa orbiidilt
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Magnetvälja muutused ümberpööramise ajal nõrgendavad planeedi kaitset kosmilise kiirguse eest ja suurendavad radiatsiooni taset Maal. Kui geomagnetiline pöördumine toimuks täna, suurendaks see dramaatiliselt Maa-lähedaste satelliitide, lennunduse ja maapealse elektritaristu töötamisega seotud riske. Päikese aktiivsuse järsu suurenemisega toimuvad geomagnetilised tormid annavad teadlastele võimaluse hinnata ohte, mis võivad planeedil tekkida, kui tema magnetväli järsult nõrgeneb.
Reklaamvideo:
2003. aastal põhjustas päikesetorm Rootsis elektrikatkestusi ja tingis vajaduse muuta lennureise marsruutidel, et vältida ajutisi võrgukatkestusi ning vähendada satelliitide ja maapealse infrastruktuuri kiirgusriske. Kuid seda tormi peetakse väheoluliseks võrreldes Carringtoni sündmusega - 1859. aasta geomagnetilise tormiga, kui aurorad toimusid isegi Kariibi mere saarte läheduses.
Vahepeal on veel ebaselge, millist konkreetset mõju torm võib tänapäeva elektroonilisele taristule avaldada. Kindlasti võime öelda, et elektrikatkestustest, küttesüsteemidest, kliimaseadmetest, geograafilisest asukohast ja Internetist tulenev majanduslik kahju on väga suur: ainult umbkaudsete hinnangute kohaselt on see hinnanguliselt vähemalt 40 miljardit dollarit päevas.
Otsest mõju, mida magnetvälja ümberpööramine elusolenditele ja inimestele avaldab, on samuti raske ennustada: tänapäeva inimene pole kogu oma eksistentsi ajaloo jooksul sellist sündmust kohanud. On uuringuid, mis üritavad siduda geomagnetilisi pöördeid ja vulkaanilist aktiivsust massilise väljasuremisega. Kuid Mound ja Livermore märgivad, et vulkaanismi märgatavat aktiveerumist ei toimu, nii et tõenäoliselt peab inimkond tegelema eranditult elektromagnetiliste mõjudega.
Maa magnetväli 500 aastat enne ümberpööramist (vastavalt superarvuti modelleerimisele)
Pilt: GA Glatzmaier
Maa magnetväli vahetult pärast ümberpööramist (vastavalt superarvuti modelleerimisele)
Pilt: GA Glatzmaier
Maa magnetväli pärast 500-aastast pöördumist (vastavalt superarvuti modelleerimisele)
Pilt: GA Glatzmaier
On teada, et paljudel loomaliikidel on mingil kujul magnetoreceptsioon, mis võimaldab neil tunnetada muutusi Maa magnetväljas. Loomad kasutavad seda funktsiooni pikkade rännete ajal liikumiseks. Veel ei ole selge, millist mõju avaldab geomagnetiline pöördumine sellistele liikidele. On ainult teada, et muistsed inimesed suutsid Lashampi sündmuse edukalt üle elada ning kogu planeedi eluaja jooksul on planeedil olnud elu sadu kordi silmitsi geomagnetvälja täielike ümberpööramistega.
Kaks asjaolu - Brunhes-Matuyama fenomeni vanus ja Maa geomagnetvälja täheldatud nõrgenemine umbes viis protsenti aastas - viitavad ettevaatusele, et järgmise kahe tuhande aasta jooksul võib tekkida inversioon. Täpsemaid kuupäevi on keeruline nimetada. Planeedi magnetvälja genereerib vedel raud-kivisüdamik, mis järgib samu füüsikaseadusi kui hüdrosfäär ja atmosfäär.
Vahepeal on inimkond õppinud ilmamuutusi ette nägema vaid paar päeva ette. Maa pinnast umbes kolme tuhande kilomeetri sügavusel asuva südamiku puhul on olukord palju keerulisem, seda ennekõike seetõttu, et planeedi sisemuses toimuva struktuuri ja protsesside kohta on äärmiselt vähe teavet. Teadlaste käsutuses on ligikaudne teave tuuma koostise ja struktuuri kohta, samuti maapealsete geofüüsikaliste vaatluskeskuste ja orbiidil olevate satelliitide globaalne võrk, mis suudab mõõta geomagnetilise välja muutusi ja seeläbi jälgida Maa tuuma liikumist.
Planeedi tuuma kohta pole tegelikult palju teada. Näiteks alles hiljuti leidsid Jaapani teadlased Maa sees olusid simuleerivates laborikatsetes usaldusväärselt, et selle kolmas põhikomponent on räni: see moodustab umbes viis protsenti Maa tuuma massist. Muud aktsiad on rauas (85 protsenti) ja niklis (10 protsenti). Nagu sellistel juhtudel tavaliselt, jäid alles kolmanda elemendi alternatiivse hüpoteesi pooldajad, kes usuvad, et tegemist pole räni, vaid hapnikuga.
Merkuuri värvikaart
Foto: NASA Goddardi kosmoselennukeskus / Flickr
Vähesed teadlased teavad planeedi vahevöö struktuurist. Alles kolm aastat tagasi sai usaldusväärselt teada, et ülemine ja alumine vahevöö kiht, 410–660 kilomeetri sügavusel, on tohutu veevaruga. Seejärel kinnitati neid andmeid korduvalt. Edasine analüüs näitas, et vett võib ka aluskihtides sisaldada umbes tuhande kilomeetri sügavusel. Kuid isegi sel juhul ei ole teada, kas see on hajutatud kogu kihis või hõlmab see ainult teatud kohalikke alasid.
Kõrgemale ronides seisavad teadlased silmitsi teise probleemiga - litosfääriliste plaatide tektoonika olemuse ja päritolu. Rangelt võttes peetakse Maad ainsaks Päikesesüsteemi planeediks, kus on tektoonikat, kuid keegi ei tea endiselt, millal ja miks see tekkis. Nendele küsimustele vastamine võimaldaks meil jälgida mandrite minevikku ja tulevikku - eriti Wilsoni tsükli praegust etappi. Teadlased tutvustasid esialgseid andmeid veel kord 2016. aastal peetud spetsiaalsel konverentsil.
Planeedi magnetvälja olemus on suurim geofüüsikaline probleem. On usaldusväärselt teada, et lisaks Merkuurile on Maal ja neljal gaasigigandil Jupiteri suurimal satelliidil Ganymedel ka magnetosfäär, kuid seda, kuidas planeet toetab enda magnetosfääri, on väga vähe teada. Teadlaste käsutuses on seni praktiliselt ainus geodünaamika teooria. Selle teooria kohaselt on planeedi soolestikus kindla südamikuga metallist südamik ja vedel kest. Radioaktiivsete elementide lagunemise tõttu eraldub soojus, mis viib juhtiva vedeliku konvektiivsete voogude moodustumiseni. Need voolud genereerivad planeedi magnetvälja.
Ehkki geodünaamika teooria on praktiliselt vaieldamatu, põhjustab see suuri raskusi. Klassikalise magnetohüdrodünaamika kohaselt peaks dünamoefekt lagunema ning planeedi tuum peaks jahtuma ja kõvenema. Mehhanismidest, mille tõttu Maa säilitab dünamo ise genereerimise efekti, koos magnetvälja täheldatud tunnustega, eeskätt geomagnetiliste anomaaliate, migratsiooni ja pooluste ümberpööramisega, puudub täpne ülevaade.
Hiljutine maakera tuuma sees oleva raudjoa leidmine, nagu märkisid Mound ja Livermore, annavad tunnistust teaduse kasvavatest võimalustest planeedi sisemuses toimuvate protsesside dünaamika uurimisel. Joa moodustati Maa vedelas välimises tuumas piirkonnas, mis asub põhjapooluse all. Objekti laius on praegu 420 kilomeetrit. Jet on saavutanud sellised mõõtmed alates 2000. aastast, laienedes igal aastal kuni 40 kilomeetrini.
Geofüüsikud usuvad, et nende avastatud raudjoa on üks objekte, mis loovad Maa magnetvälja. Koos numbriliste meetodite ja laboratoorsete katsetega peaksid see ja muud avastused ekspertide sõnul selles geofüüsika valdkonnas tunduvalt kiirendama. On võimalik, väidavad Mound ja Livermore, et teadlased suudavad peagi ennustada Maa tuuma käitumist.
Juri Sukhov
