Europska svemirska agencija objavila je prošlog tjedna kako Zemljino magnetsko polje u prostoru od Afrike do Južne Amerike postupno – slabi. Ova pojava, osim što zbunjuje znanstvenu zajednicu, uzrokuje i tehničke poteškoće u funkcioniranju satelita koji orbitiraju Zemlju. Kako bi bolje razumjeli ovu anomaliju koriste se podaci satelitske konstelacije Swarm, pojava je nazvana Južnoatlantskom anomalijom.
Kada se govori o magnetskom polju, odmah treba istaknuti kako se radi o nečemu od ključne važnosti za život na planetu, sili koja nas brani od svemirske radijacije i nabijenih Sunčevih čestica. Ono nije statično, uopće ne, nego varira i u jačini i u smjeru. K tome, u posljednjih 200 godina izgubilo je prosječno devet posto svoje jačine, pogotovo je umanjen intenzitet uočljiv upravo na području Južnoatlantske anomalije. Da nam podrobnije objasni zašto je ovo bitna znanstvena vijest zamolili smo najpoznatijeg našeg geofizičara prof. dr. sc. Hrvoja Tkalčića s Australskog nacionalnog sveučilišta u Canberri.
- Ukratko, dva su neovisna opažanja izazvala pažnju svjetske znanstvene zajednice, novinara i javnosti. Prvo, o promjeni smjera magnetskog polja, naime o naglom ubrzanju (akceleraciji) sjevernog magnetskog pola. Drugo, o intenzitetu magnetskog polja, naime o izraženom slabljenju intenziteta u predjelu Južnog Atlantika (sto se naziva južnoatlantska anomalija). Da bi to bilo jasnije laicima, treba prvo raščlaniti neke osnovne pojmove, počinje naš znanstvenik.
Magnetsko polje stvara ocean užarenog željeza koje tvori vanjsku ovojnicu jezgre nekih tri tisuće kilometara ispod tla.
- Geomagnetsko polje se stvara i održava u vanjskoj jezgri Zemlje koja je u tekućem stanju zbog visokih temperatura koje tamo vladaju. Po kemijskom sastavu, ona je legura željeza i nikla s malim primjesama ostalih kemijskih elemenata. Magnetsko polje nastaje zbog intenzivne konvekcije materijala u vanjskoj jezgri (kao kad vrije vruća juha u loncu) i rotacije Zemlje, što se može usporediti s ogromnim dinamom, koji se u geofizici naziva geodinamom. Ključnu ulogu kod konvekcije tekuće jezgre igra solidifikacija unutrašnje, čvrste jezgre, zbog hlađenja Zemlje. Naime, kako se materijal na granici unutrašnje i vanjske jezgre Zemlje iz tekućeg postupno pretvara u kruto stanje zbog hlađenja, energija koja se pritom oslobađa pokreće konvekciju u vanjskoj jezgri. To drugim riječima znači da unutrašnja jezgra Zemlje postupno raste iznutra prema van (prema procjenama geofizičara oko 0.5 do 1 mm godišnje) a volumen vanjske jezgre u kojem se odvija konvekcija se postupno smanjuje, govori.
ESA-ini znanstvenici kažu kako je od 1970. do 2020. godine minimalna jačina magnetskog polja u Južnoatlantskoj anomaliji pala s oko 24.000 nanoTesli na 22.000 nanoTesle a u međuvremenu je površina anomalije narasla te se počela pomicati zapadno brzinom od oko 20 km na godinu. U posljednjih pet godina pojavilo se i novo središte jugozapadno od Afrike što je indikacija da bi se anomalija mogla razdvojiti na dva dijela.
- Druga vijest je vezana uz intenzitet geomagnetskog polja. Naime, podaci Evropske svemirske agencije koja koristi SWARM satelite, pokazali su značajnu anomaliju u području južnog Atlanskog oceana. Izgleda da se sada ta anomalija počela dijeliti na dvije, jednu jaču, koja se nalazi ispod Južne Amerike (oko 20000 nT), i drugu slabiju, jugozapadno od Afrike. I ono što je sada interesantno je pokušati shvatiti razlog tih promjena, kaže dr. Tkalčić.
Za nas na površini Južnoatlanstka anomalija nema nekog značaja. No, na satelitima i drugim letjelicima koje nadlijeću taj prostor mogli bi se pojaviti tehnički problemi jer je ondje magnetsko polje slabile te nabijene čestice mogu proći do niske Zemljine orbite u kojoj se oni nalaze.
- Geomagnetsko polje koje nastaje u vanjskoj jezgri, možemo mjeriti na površini Zemlje. Ono nas štiti od štetnog, kozmičkog zračenja iz svemira, i njegovo postojanje je razlog zbog čega je na površini Zemlje život uopće bio moguć. Međutim, geomagnetsko polje nije postojano. Njegova dinamika je stoljećima fascinirala znanstvenike koji su naučili mjeriti njegov intenzitet i smjer. Intenzitet se mjeri u Teslama i za Zemljino magnetsko polje varira između otprilike 25000 i 65000 nanoTesla, a smjer se izražava magnetskom deklinacijom (kut na Zemljinoj površini između smjera geografskog i magnetskoj sjevera) i inklinacijom (kut između Zemljine površine i magnetskih silnica). U prvoj aproksimaciji, silnice geomagnetskog polja izgledaju slično kao kod ravnog magneta, s jednim sjevernim i jednim južnim magnetskim polom. Tamo gdje su silnice točno okomite na površinu Zemlje su polovi. Međutim, Zemljino magnetsko polje puno je kompliciranije od modela ravnog magneta, kaže dr. Tkalčić.
Kada bismo magnetsko polje vizualizirali mogli bismo ga prikazati kao običn dipolarni magnet u središtu Zemlje nagnut 11 stupnjeva, dakle poklopljen s osi Zemlje. No, takvim modelom ne može se opisati i Južnoatlantska anomalija, pogotovo ne njezin rast. I tu dolazimo do najintrigantnije stvari. Da li slabljenje anomalije upućuje na to da Zemljini polovi možda zamjenjuju mjesta. To doista ne bi bilo nešto neobično, događalo se više puta u povijesti, a sljedeća promjena zapravo – kasni. Takve se promjene događaju svakih 250.000 godina u prosjeku.
- Sjeverni pol geomagnetskog polja se momentalno sada nalazi na sjevernoj hemisferi, međutim, budući da se polje neprestano mijenja zbog oscilacija u konvekciji u vanjskoj jezgri Zemlje, njegov položaj stalno varira. Prosječna brzina promjene njegova položaja između 1900. i 2005. godine iznosila je oko 0-15 km/godinu, međutim najnovije istraživanje je pokazalo da mu je prosječna brzina sada oko 50-60 km/godinu. U članku objavljenom u Nature Geoscience, moji kolege Phil Livermore i Chris Finlay su pokazali da je ubrzanje momentalno prema Sibiru i da će se u slijedećih deset godina sjeverni pol i dalje pomicati prema Sibiru, ukupno za oko 390-660 km. Kao razlog su naveli dinamiku konvekcije u vanjskoj jezgri koja se manifestira kao promjena u magnetskom toku na granici između vanjske jezgre i plašta Zemlje u području ispod Kanade. To uzrokuje promjenu u smjeru silnica magnetskog polja koja se pak manifestira na površini Zemlje kao pomicanje sjevernog magnetskog pola, objašnjava poznati naš geofizičar.
Koliko je zapravo moguće da Zemljini polovi zamijene mjesta i hoće li to imati nekakvog utjecaja na život na površini.
- Postoje špekulacije da su oba ova opažanja povezana s početkom nagle zamjene polariteta geodinama (magnetic pole reversal) koja se u prošlosti Zemlje događala otprilike svakih četvrt milijuna godina. Te promjene su nagle i kod njih sjeverni pol doputuje u svega par tisuća godina do položaja južnog pola, a južni do sjevernog. Zadnji takav skok u polaritetu dogodio se prije 780.000 godina, i nije iznenađenje da opažanja naglih promjena u intenzitetu i smjeru magnetskog polja dovode do interesa javnosti i medija. I dok te promjene zasada nemaju direktnog utjecaja na život na Zemlji, pojačanu kozmičku radijaciju bilježe SWARM sateliti u svojim orbitama, naročito u području južnoatlanske anomalije, kaže prof. Tkalčić
I posljednje pitanje - Događa li se promjena polova magnetskog polja?
- Iako je mogućnost da se to događa upravo sada znanstvenicima primamljiva, iz nedavnih opažanja ponašanja magnetskog polja, to se ne može zaključiti. Rekonstrukcija povijesnih podataka (koja se radi iz magnetizacije minerala u stijenama) iz perioda od zadnjih nekoliko tisuća godina je dosta dobra iako malo “preglatka” jer je bazirana na prilično rijetkim podacima. Činjenica je da su sada kvalitetni podaci dostupni u izobilju, ali ponašanje magnetskog polja nije linearno. Npr., u zadnjih 400 godina, sjeverni magnetski pol je manje više konstantno ispod sjeverne Kanade, no kada se pogleda razdoblje od zadnjih 7000 godina on se kaotično gibao oko lokacije sjevernog geografskog pola. Nešto slično ovome što se događa danas se događalo oko 4500. i 1300. godine prije nove ere, kada je pol također ubrzavao (Livermore i koautori, Nature Geoscience 2020). Situaciju oko interpretacije dalje otežava činjenica da magnetsko polje na površini Zemlje nije jednostavna preslika magnetskog polja na granici između jezgre i plašta Zemlje zbog geometrijeskog slabljenja polja u plaštu Zemlje. Drugim riječima, to znači da sjeverni magnetski pol kao i ostale anomalije u intenzitetu na površini Zemlje nemaju istu lokaciju kao one na granici jezgre i plašta. Dakle, iz momentalnog ponašanja magnetskih polova i njegovog intenziteta izmjerenog na površini Zemlje, ne može se zaključiti da se radi o promjeni položaja magnetskih polova na globalnoj skali, koja se očekuje. Po mom mišljenju, tek kada bi detetirali značajnu ubrzanje sjevernog magnetskog pola prema južnim geografskim širinama (ili južnog prema sjevernim), imali bi čvrste indicije da dolazi do “magnetskog okretanja”, završava naš znanstvenik.
Svaki dan se mijenja.Spol cijele planete. :)