نابودی میدان مغناطیسی زمین چه بر سر زمینی‌ها می‌آورد

به گزارش خبرنگار خبرگزاری دانشجو، میدان مغناطیسی زمین مانند اسپاگتی‌هایی است که از اطراف آن آویزان شده‌اند. این میدان توسط هسته زمین شکل گرفته و برای زندگی روزانه و حفاظت در برابر ذرات خورشیدی مهم است. این میدان اساس جهت‌یابی است و نقش مهمی در ارزشمند کردن زمین برای زندگی بازی می‌کند.

اما اگر فردا میدان مغناطیسی زمین از بین برود چه اتفاقی می‌افتد؟ تعداد بسیاری از ذرات باردار خورشیدی زمین را بمباران می‌کنند. شبکه‌های نیرو و ماهواره‌ها خراب می‌شوند و انسان در سطح بالاتری از خطر ابتلا به سرطان ناشی از امواج فرابنفش قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر از بین رفتن میدان مغناطیسی مشکل زاست، اما آخرالزمان نیست.

این خبر خوبی است، چون بیش از یک قرن است که این میدان در حال ضعیف شدن است. حتی اکنون نیز نقاط مخصوصی مانند ناهنجاری آتلانتیک جنوبی در نیمکره جنوبی وجود دارد که مشکلات فنی برای ماهواره‌ها در مدار‌های پایین‌تر ایجاد کرده است.

اولین موضوع برای درک میدان مغناطیسی این است که این میدان هرچند ضعیف، حداقل برای میلیارد‌ها سال از بین نخواهد رفت. میدان مغناطیسی زمین ناشی از هسته بیرونی مذابی است که بیشتر از نیکل و آهن تشکیل شده است؛ گرمای هسته بیرونی از رشد و سفت شدن هسته دورنی ناشی می‌شود.

این دستگاه میدان مغناطیسی که به عنوان دینام شناخته می‌شود، میلیارد‌ها سال است که در کنار هم قرار گرفته اند. دانشمندان معتقدند که شکل کنونی خسته ممکن است حدود ۱.۵ میلیارد سال پیش صورت گرفته باشد.

 

تاردونو متخصص ژئوفیزیک در دانشگاه روچستر و گروهش در مواد معدنی قدیمی مثل زیرکن که به ۴.۲ میلیارد سال پیش برمی‌گردد مدارکی یافته‌اند که نشان می‌دهد فعالیت‌هایی در هسته باعث ایجاد میدان مغناطیس شده است؛ هنوز مشخص نیست که چرا دینام شروع شده است.

 

تاردونو می‌گوید اگرچه ممکن است تاثیر عظیم سیاره‌ای که ماه را ایجاد کرده محرک اصلی باشد. این تاثیر که شاید ۱۰۰ میلیون سال بعد از یکپارچه شدن زمین رخ داده باشد، می‌تواند هر طبقه‌بندی یا لایه‌بندی مواد در هسته زمین را متزلزل کند؛ تصور کنید یک بطری آب و روغن را در مقیاس سیاره‌ای تکان می‌دهید، این اختلال می‌تواند باعث انتقال همرفتی شود که همچنان دینامیک زمین را تحریک می‌کند. در نهایت هسته داخلی به اندازه کافی رد می‌کند که جریان همرفتی در هسته خارجی دیگر موثر نیست و میدان مغناطیسی از بین خواهد رفت. البته این یک سناریو است.

چیزی که به زندگی انسان مرتبط می‌شود ضعیف شدن میدان مغناطیسی است. دانشمندان در ۱۶۰ سال گذشته این تضعیف را به طور مستقیم با استفاده از مشاهدات مغناطیسی و ماهوار‌ها اندازه گیری کرده‌اند. میدان مغناطیسی در حال حاضر ۸۰% قطبیت دارد و بیشتر شبیه به یک میله مغناطیسی عمل می‌کند. اگر شما بتوانید در سراسردنیا آهن قرار دهید (با چشم‌پوشی از تاثیر خورشید که یک جریان از ذرات باردار به سمت زمین می‌فرستد) نتیجه این است که میدان مغناطیسی جهت شمال و جنوب مشخصی را به شما نشان می‌دهد. اما ۲۰% از این میدان غیر قطبی و پیچیده که در گذشته میدان مغناطیسی شمال و جنوب را واژگون ساخته است.

آخرین جابجابی ۷۸۰۰۰۰ سال پیش در دوره Homo erectus اتفاق افتاده و ضعیف شدن میدان عاملی برای این واژگونی و افزایش پرسش‌هایی درباره چگونگی این جابجایی است. اما میدان همچنان بدون واژگونی در پدیده‌ای به نام گردش ضعیف و قوی می‌شود.

تاردونو و گروهش گرداب کوچکی در هسته زیر آفریقای جنوبی یافتند که ممکن است در بعضی از این ضعف‌ها دخالت داشته باشد. این گرداب می‌تواند ناهنجاری آتلانیک جنوبی را از حدود ۳۰۰ کیلومتر شرق برزیل تا بخش اعظم آفریقای جنوبی ایجاد کند. در این بخش ذرات باردار خورشیدی بیشتر از حد معمول به زمین نزدیک می‌شوند. این ناهنجاری در سطح زمین زیاد قابل توجه نیست. اما ماهواره‌هایی که دور زمین می‌چرخند با ذرات خورشیدی بیشتری مواجه شده و آسیب می‌بینند.

 

میدان آزاد زمین
تاردونو و گروهش حدس می‌زنند که متفاوت بودن گوشته در آفریقای جنوبی ممکن است نقطه عطف واژگونی میدان مغناطیسی در گذشته باشد. خبر خوب این است که میدان زمین در هنگام واژگونی از بین نمی‌رود و هیچ مدرکی از نابودی کاملا این میدان در حین واژگونی نیست.

تاردونو می‌گوید: «ما هنوز مقداری میدان مغناطیسی داریم. این میدان فقط به سمت ضعیف شدن پیش می‌رود.»

 

حال این دنیا با کمترین مقدار میدان مغناطیسی چگونه است؟ نور‌های شمالی از پایین‌ترین عرض‌های جغرافیایی قابل مشاهده خواهند بود. این نور‌ها ناشی از کنش بین ذرات باردار خورشیدی و مغناطیس زمین است. در حال حاضر این شفق‌ها نزدیک قطب جنوب و در امتداد خط میدان مغناطیسی عظیم شمال به جنوب زمین ظاهر می‌شوند. میدان ضعیف‌تر به ذرات اجازه نفوذ بیشتری می‌دهند و آسمان نزدیک به خط استوا روشن خواهد شد.

شرایط موجود در ناهنجاری آتلانتیک جنوبی برای ماهواره‌ها ممکن است در سراسر جهان متداول باشد، که باعث بروز اشکالات فنی می‌شود. ذرات خورشیدی می‌توانند در الکترونیک‌های اختلال ایجاد کنند و باعث قطع حافظه‌ها شوند. وقتی ذرات خورشیدی با لایه باردار اتمسفر یعنی یون کره برهم کنش می‌کند و می‌تواند الکترون‌ها را از اوربیتال مولکولی خود خارج کنند. این الکترون‌های آزاد با امواج رادیویی که فرکانس بالا دارند و به منظور برقراری ارتباط از آن‌ها استفاده می‌شود، برهم‌کنش کرده و اختلال ایجاد می‌کنند.

 

همچنین، برهم‌کنش بین باد خورشیدی و اتمسفر زمین می‌تواند لایه اوزن با از بین ببرد. این یعنی قرار گرفتن بیشتر بشر در معرض اشعه ماوراء بنفش و افزایش خطر سرطان پوست.

مدارک کمی وجود دارد که نشان دهد واژگونی میدان مغناطیسی می‌تواند زندگی در زمین را تحت تاثیر قرار دهد. هنوز میدان مغناطیسی، بدون شک سطح زمین را شکل داده و به نگه داشتن اتمسفر این سیاره در برابر حمله بی امان باد‌های خورشیدی کمک می‌کند.

میدان مغناطیسی برای داشتن جو حیاتی نیست، اما به عنوان لایه محافظ عمل می‌کند؛ مثلا زهره میدان مغناطیسی ندارد، اما جوی هر چند ناخوشایند دارد. مریخ قبلا یک میدان مغناطیسی داشته، اما آنرا ۴ میلیارد سال پیش به همراه جو خودش کاملا از دست داده است.