يمتد من الأرض مثل السباغيتي غير المرئية هو المجال المغناطيسي للكوكب. هذا المجال ، الذي تم إنشاؤه بواسطة قلب قلب الأرض ، مهم للحياة اليومية: فهو يحمي الكوكب من الجسيمات الشمسية ، ويوفر أساسًا للملاحة وربما لعب دورًا مهمًا في تطور الحياة على الأرض.
ولكن ماذا سيحدث إذا اختفى المجال المغناطيسي للأرض غدًا؟ سوف يقصف عدد أكبر من الجسيمات الشمسية المشحونة الكوكب ، مما يضع شبكات الكهرباء والأقمار الصناعية على فريتز ويزيد من تعرض الإنسان لمستويات أعلى من الأشعة فوق البنفسجية المسببة للسرطان. وبعبارة أخرى ، سيكون للمجال المغناطيسي المفقود عواقب قد تكون إشكالية ولكن ليس بالضرورة نهاية العالم ، على الأقل على المدى القصير.
وهذه أخبار جيدة ، لأنه منذ أكثر من قرن ، بدأ يضعف. حتى الآن ، هناك بقع هشة بشكل خاص ، مثل شذوذ جنوب المحيط الأطلسي في نصف الكرة الجنوبي ، والتي تخلق مشاكل فنية للأقمار الصناعية منخفضة المدار.
أول شيء يجب فهمه حول المجال المغناطيسي هو أنه ، حتى إذا ضعف ، فلن يختفي - على الأقل ، ليس لمليارات السنين. تدين الأرض بحقلها المغناطيسي إلى قلبها المنصهر ، والذي يتكون في الغالب من الحديد والنيكل. قال جون تاردونو ، الجيوفيزيائي في جامعة روتشستر ، إن اللب الخارجي المتماوج يعمل بالطاقة الحرارية التي يتم إطلاقها مع نمو اللب الداخلي وتقويته. (ينمو اللب الداخلي بحوالي مليمتر في السنة).
هذا المحرك ذو المجال المغناطيسي ، والمعروف باسم دينامو ، كان يتمايل على مدى مليارات السنين. يعتقد العلماء أن الترتيب الأساسي الحالي ربما يكون قد استقر في مكانه قبل حوالي 1.5 مليار سنة ، وفقًا لأبحاث عام 2015 التي وجدت قفزة في قوة المجال المغناطيسي في ذلك الوقت. لكن تاردونو وفريقه وجدوا أدلة على وجود مجال مغناطيسي على الأرض في أقدم المعادن في العالم ، الزركون ، يعود تاريخه إلى 4.2 مليار سنة ، مما يشير إلى أن النشاط في القلب يخلق المغناطيسية لفترة طويلة جدًا.
أخبر تاردونو موقع Live Science أنه ليس من الواضح سبب بدء الدينامو ، على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون التأثير الكوكبي الهائل الذي خلق القمر هو المحرك الرئيسي. يمكن أن يكون هذا التأثير ، الذي حدث ربما بعد 100 مليون سنة من اجتماع الأرض معًا ، قد هز أي طبقات ، أو طبقات ، من المواد في قلب الأرض: تخيل هز زجاجة من الزيت والماء على نطاق كوكبي. كان من الممكن أن يشجع هذا الانقطاع الحمل الحراري الذي لا يزال يقود دينامو الأرض اليوم.
في النهاية ، من المحتمل أن ينمو النواة الداخلية بما يكفي بحيث لا يعود الحمل الحراري في النواة الخارجية فعالا ، وسيفشل المجال المغناطيسي. لكن هذا السيناريو بعيد جدًا لدرجة أنه لا يستحق فقدان الكثير من النوم.
قال تاردونو "نحن نتحدث بلايين السنين".
إضعاف المجال المغناطيسي
أكثر ملاءمة لحياة البشر هو أن المجال المغناطيسي يضعف. ظل العلماء يقيسون هذا الضعف مباشرة باستخدام المراصد والأقمار الصناعية المغناطيسية منذ 160 عامًا. سواء كان الحقل متعثّرًا قبل ذلك ، كان أكثر قتامة قليلاً ، كما هو ما سيفعله بعد ذلك. وقال تاردونو إن المجال المغناطيسي يبلغ حاليًا 80٪ ثنائي القطب. هذا يعني أنه يعمل في الغالب مثل مغناطيس القضيب. إذا استطعت وضع برادة حديدية حول الكوكب (وإزالة تأثير الشمس ، الذي ينفث تيارًا مستمرًا من الجسيمات المشحونة تسمى الرياح الشمسية تجاه الأرض ، مما يفجر المجال المغناطيسي حوله مثل الشعر الطويل في النسيم) ، المجال المغناطيسي الناتج ستظهر خطوط واضحة الشمال والجنوب. لكن 20٪ من الحقل غير ثنائي القطب ، مما يعني أنه أكثر تعقيدًا ؛ هناك اختلافات محلية.
في الماضي ، انقلب المجال المغناطيسي ، مبادلاً الشمال والجنوب. حدث آخر هذه الانتكاسات قبل 780.000 سنة ، حول حقبة الإنسان المنتصب. عادة ما يسبق ضعف المجال هذه التقلبات ، مما يثير تساؤلات حول ما إذا كان تقليب آخر وشيكًا. لكن المجال يضعف أيضًا في بعض الأحيان ثم يقوى مرة أخرى دون التقليب ، وهي ظاهرة تسمى رحلة.
وجد تاردونو وفريقه أن دوامة غريبة في قلب جنوب أفريقيا قد تساهم في بعض هذا الضعف. يبدو أن هذا الدوامة يتسبب في شذوذ جنوب المحيط الأطلسي ، وهي نقطة ضعف معروفة في الحقل تمتد من حوالي 190 ميلاً (300 كيلومتر) شرق البرازيل عبر جزء كبير من أمريكا الجنوبية. في هذه المنطقة ، تنخفض الجسيمات المشحونة من الرياح الشمسية إلى أسفل أقرب من المعتاد إلى الأرض. شذوذ جنوب الأطلسي ليس ملحوظًا بشكل خاص على الأرض. لكن الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض تواجه جزيئات شمسية أكثر ضررًا هناك ، وقد أفاد رواد الفضاء الذين سافروا عبر المنطقة في محطة الفضاء الدولية بظواهر بصرية نجمية للرماية يعتقد أنها ناتجة عن مستويات عالية نسبيًا من الإشعاع على مستوى مدار الأرض المنخفض هناك .
أرض خالية من الحقول
يشتبه تاردونو وفريقه في أن الاختلاف في الوشاح تحت جنوب إفريقيا ربما كان نقطة الانطلاق لانعكاسات المجال المغناطيسي في الماضي. الخبر السار هو أنه ، حتى إذا كان المجال يضعف ، أو يستعد للقلب ، فلن يختفي ؛ لا يوجد دليل على أن المجال المغناطيسي اختفى تمامًا أثناء الانعكاس.
وقال تاردونو إنه حتى إذا انعكس المجال ، "فسيظل لدينا بعض المجال المغناطيسي ؛ سيكون مجرد مجال مغناطيسي ضعيف للغاية".
كيف سيبدو هذا العالم بأقل مجال مغناطيسي؟ حسنًا ، لن تعمل البوصلة لشيء واحد. وقال تاردونو "سوف تشير فقط إلى أعلى مجال مغناطيسي". "يمكن أن يكون قريبًا جدًا منك ؛ قد يكون بعيدًا جدًا."
يمكن رؤية الأضواء الشمالية والجنوبية من خطوط العرض المنخفضة ، لأن هذه العروض الملونة هي نتيجة للتفاعل بين الجسيمات المشحونة التي تقذف من الشمس في الرياح الشمسية والغلاف المغناطيسي للأرض. في الوقت الحالي ، تظهر هذه الشفق بالقرب من القطبين ، بعد خطوط المجال المغناطيسي إلى حد كبير بين الشمال والجنوب ، لكن المجال الأضعف سيسمح للجسيمات باختراق الغلاف الجوي للأرض ، مما يضيء السماء أقرب إلى خط الاستواء.
قد تصبح الظروف في الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي شائعة في جميع أنحاء العالم ، مما قد يتسبب في حدوث خلل فني. يمكن أن تقوم جزيئات الطاقة الشمسية بضرب الإلكترونيات ، مما يعطل أجزاء من الذاكرة فيما يسمى اضطرابات الحدث الواحد ، أو SEUs. عندما تتفاعل الجسيمات الشمسية مع الطبقة المشحونة من الغلاف الجوي للأرض والتي تسمى الغلاف الأيوني ، فإنها تدق أيضًا الإلكترونات الخالية من مداراتها الجزيئية. ثم تتداخل هذه الإلكترونات الحرة مع إرسال الموجات الراديوية عالية التردد المستخدمة في الاتصال.
وقال تاردونو إن التفاعلات بين الرياح الشمسية وجو الأرض يمكن أن يحطم أيضًا طبقة الأوزون بمرور الوقت ، الأمر الذي سيزيد من التعرض الجماعي للأشعة فوق البنفسجية للبشرية ويزيد من مخاطر الإصابة بسرطان الجلد.
قال مارتين آرتشر ، فيزيائي بلازما الفضاء بجامعة كوين ماري في لندن: "على الرغم من أنها لن تكون كارثية على الإطلاق للحياة ، إلا أنه ستكون هناك جرعة إشعاعية أعلى بكثير على الأرض بدون مجال مغناطيسي".
هناك القليل من الأدلة على أن تغيرات المجال المغناطيسي السابقة قد أثرت على الحياة على الأرض. مع ذلك ، شكل المجال المغناطيسي بلا شك شكل سطح الأرض ، مما ساعد على منع الغلاف الجوي الهش للكوكب من أن يتطاير في الفضاء بسبب قوة الرياح الشمسية التي لا هوادة فيها ، حسبما قال آرتشر لـ Live Science.
المجال المغناطيسي ليس حاسمًا لامتلاك جو - لا يوجد فينوس مجال مغناطيسي وله جو ضخم ، إذا كان غير مرحب به - ولكنه يعمل بالتأكيد كطبقة واقية إضافية. كان المريخ ، الذي كان يحتوي على مجال مغناطيسي لكنه فقده منذ حوالي 4 مليارات سنة ، قد تم تجريده بالكامل تقريبًا. وقال آرتشر إنه إذا كانت هناك طريقة لمنح القمر جوًا شبيهًا بالأرض ، فإن الرياح الشمسية ستضعفها إلى لا شيء خلال قرن فقط.
