17 августа 2018, пятница

Большая магнитная аномалия. Английские геологи разгадали одну из главных тайн Земли

Почему меняются местами магнитные полюса Земли и чем это чревато
NASA

Почему меняются местами магнитные полюса Земли и чем это чревато

Группа ученых из университетов Ливерпуля и Ланкастера предлагает разгадку тайны механизма смены магнитных полюсов Земли. И эта разгадка способна удивить даже людей с весьма развитым воображением.

Магнитное поле Земли, которое мы все принимаем как данность, на самом деле является следствием существования довольно сложного механизма внутри Земли.

Где-то там, глубоко у нас под ногами, железо, пребывающее в жидком виде, генерирует магнитное поле, полюса которого время от времени меняются местами.

С какой периодичностью это происходит и, собственно, почему - одна из величайших тайн Земли.

Которая, впрочем, теперь уже не выглядит настолько величественной. Группа английских ученых опубликовала исследование, согласно результатами которого существует взаимосвязь между магнитным полем Земли и остатками древних фрагментов океанского дна, которые опускаются вниз - в сторону горячей мантии.

Анализ этой взаимосвязи позволяет оценить, насколько часто происходили смены полюсов в прошлом, и как часто будут случаться в дальнейшем. Это также даст нам представление о том, насколько быстро движется мантия - слой между корой и ядром Земли.

Последнее обстоятельство внушает больше всего оптимизма, утверждают авторы исследования - Эндрю Биггин, профессор палеомагнетизма из университета Ливерпуля, и Марк Хаунслоу, доцент геологии университета Ланкастера (в исследовании также участвовал Мэттью Домейер из Центра эволюции Земли в Осло).

Дело в том, что именно движение мантии Земли ответственно за практически все землетрясения, вулканы и прочие подземные катаклизмы. Также именно активность мантии зачастую рассматривается как первопричина массовых катаклизмов и вымираний в истории Земли.

Что такое магнитное поле и откуда оно берется?

Магнитное поле Земли возникает благодаря тому, что жидкое внешнее ядро, состоящее из жидкого железа, отлично проводящего ток,  вращается при температуре 4-6 тыс кельвинов и создает эффект динамо, вследствие чего движение превращается в электромагнитную энергию.

Собственно, это тот же принцип, который человечество сегодня использует в ветрогенераторах и другом аналогичном оборудовании.

Wikipedia

Почему для нас важно магнитное поле?

Магнитное поле окутывает Землю, образуя магнитосферу.

Если бы не было магнитного поля, у нас бы не было компаса, указывающего на Север. Но это была бы наименьшая проблема.

Гораздо важнее тот факт, что магнитное поле защищает Землю от космического излучения, ближайший источник которого - Солнце, в огромных количествах излучающее электроны, протоны, ионы гелия и т.д. Магнитное поле земли отклоняет эти частицы к своим полюсам. Видимым проявлением этого эффекта становятся полярные сияния.

Порой чрезвычайно мощные вспышки на Солнце могут привести к возмущениям в магнитном поле Земли. В свою очередь, это может привести к настоящим электромагнитным катастрофам, как это уже случались к примеру в 1859 году. К счастью, тогда человечество почти не использовало электричество. Поэтому урон был минимальным.

Случись что-то подобное сегодня, учитывая уровень технологического развития цивилизации, последствия могли бы быть чудовищными.

В связи с этим существуют опасения, что очередная смена магнитных полюсов, случись она завтра, может дорого стоит современной цивилизации.

Почему и как часто происходит смена магнитных полюсов?

Вопрос почему остается по большей части открытым (новому исследованию и посвящена данная статья - см. ниже).

На вопрос о том, как часто это происходит, точного ответа тоже нет.

Известно лишь, что полная смена в последний раз происходила 780 тыс. лет назад. А временная случилась 41 тыс. лет назад во время Малого ледникового периода. Она длилась менее 1 тыс. лет.

Согласно последним исследованиям период перехода от одного состояния полюсов к другому длился примерно 250 лет. В этот период времени мощность магнитного поля упала до всего лишь 5% от мощности нынешнего поля.

Затем на протяжении 440 лет полюса оставались стабильными, при этом мощность магнитного поля возросла до 75% от текущей. И затем полюса вернулись обратно в положение, соответствующее сегодняшнему.

Чем чревата смена полюсов?

Ученые предполагают, что в момент смены полюсов, магнитное поле на какое-то время значительно ослабеет.

Это приведет к тому, что на Землю попадет значительно большее количество заряженных частиц из космоса, чем обычно.

Первыми жертвами повышенного излучения падут многочисленные спутники и самолеты, а также наземная электронная инфраструктура.

В качестве примера приводят случившееся в Германии в 1987 году, когда в день, когда случилась сверхмощная солнечная вспышка, разбился пассажирский авиалайнер.

В 2003 году геомагнитная буря вызвала масштабные отключения электрических сетей в Швеции. Тогда авиакомпаниям пришлось срочно прокладывать новые маршруты для самолетов, чтобы избежать катастроф.

В случае, если такие события приобретут глобальный масштаб - а именно этого следует ожидать в момент ослабления магнитного поля всей планеты - мы потеряем систему GPS, также будет нарушена работа интернета.

Пока сложно предсказать, что может случиться с людьми в момент смены магнитных полюсов. В последний раз, когда такое событие происходило (см. выше), человек еще не существовал как биологический вид.

Wikipedia

Тормоза планетарного динамо

Магнитное поле Земли существует миллиарды лет, но его полярность менялась множество раз.

Мы можем прослеживать эти изменения благодаря тому, что магнитное поле оставляет своего рода магнитные следы в каменистых породах на поверхности Земли. Это что-то вроде палеомагнетических “записей”, по которым можно отследить перемены в магнитном поле за длительный период.

Благодаря этим “записям” совершенно точно известно, что темпы изменения полярности Земли непостоянны. Так, за последний миллион лет смена полярности случалась чаще, чем за предшествующие 100 млн лет.

Причина такого непостоянства остается загадкой.

Новое объяснение

Исследование Биггина и Хаунслоу призвано прояснить все эти непонятные моменты.

Согласно доминирующей теории, у Земли есть литосфера - твердая оболочка, которая состоит из земной коры и верхней части мантии, которые слиты воедино.

И эта литосфера разделена на семь крупных тектонических плит и множество более мелких фрагментов.

Считается, что эти плиты формируются вследствие вулканической активности.

Когда новообразованный фрагмент литосферы оказывается на поверхности, он начинает остывать. Этот процесс может длиться миллионы лет. По мере остывания плита становится все более плотной и начинает “тонуть” обратно в горячие слои мантии.

Таким образом, она исчезает с поверхности Земли, но с точки зрения сейсмологии, ее еще долго “видно”. В частности, мы сегодня можем отследить фрагменты литосферы, которые исчезли более чем 300 млн лет назад.

Погружаясь вниз на тысячи километров, фрагменты литосферы вытесняют огромные объемы твердой мантии и формируют своего рода “кладбище тектонических плит” прямо над гораздо более плотным жидким железом внешнего ядра Земли.

Таким образом, заключают Биггин и Хаунслоу, плиты залегают на глубине до 2890 км и могут оказывать влияние на движение жидкого железа во внешнем ядре.

Как это работает?

Ядро Земли чувствительно к потере тепла, которое оно отдает лежащей сверху более холодной материи.

Когда более холодные фрагменты литосферы опускаются в нижние слои мантии, они увеличивают скорость охлаждения верхнего ядра и тем самым повышают скорость, с которой внутри него движется жидкое железо.

Это в свою очередь отражается на параметрах магнитного поля Земли, которое генерируется благодаря этому движению. Отсюда и смена магнитных полюсов.

Можно предположить, что такие перемены начинают случаться чаще, если вниз уходит больше фрагментов литосферы.

Следовательно, нужно измерить временной интервал между погружением фрагментов литосферы и сменой полюсов, предположили английские геологи.

Основной задачей исследования было измерение скорости, с которой фрагменты литосферы погружаются в вязкий слои мантии.

В распоряжении ученых были данные о сейсмологических наблюдениях за погружениями обломков литосферы за 410 млн лет. А также имеющиеся данные палеомагнетических “записей” о сменах магнитных полюсов за последние 500 млн.

Сопоставление всех этих данных с помощью компьютерной симуляции позволило получить корреляцию между предположительным временем полного погружения обломков тектонических плит и сменой магнитных полюсов. Период между этими двумя событиями составляет около 120 млн лет.

Это подтверждает, что магнитное поле Земли подвержено воздействию тонущих в мантии фрагментов литосферы, заключают авторы исследования.

По их мнению, результаты исследования не только позволяют понять причины, по которым происходит смена полярности магнитного поля Земли, но и позволяют спрогнозировать поведение поля в будущем.

За последние 120 млн лет темпы погружения фрагментов литосферы снизились, следовательно, и потенциальных смен полюсов в ближайшие 120 млн лет будет меньше.

Также исследование является отправной точкой для изучения более важного вопроса, констатируют Биггин и Хаунслоу.

Если мы поймем скорость движения мантии Земли, то сможем лучше понимать, какие процессы и с какими задержками оказывают влияние на землетрясения, вулканическую активность и другие сейсмические события. В том числе и на те, которые могут произойти не через миллионы лет, а в ближайшее время. Речь может идти о более точном прогнозировании катастрофических землетрясений и извержений вулканов. Предсказание таких событий теоретически может спасти миллионы жизней, констатируют ученые.

Хотите знать не только новости, но и что за ними стоит?

Читайте журнал Новое Время онлайн.
Подпишитесь прямо сейчас

Читайте 3 месяца за 59 грн

Читайте срочные новости и самые интересные истории в Viber и Telegram Нового Времени.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Научпоп ТОП-10

опрос

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: