Magnetické pole planety se rozprostírá od Země jako neviditelné špagety. Toto pole, které vytvořilo jádro Země, je důležité pro každodenní život: chrání planetu před slunečními částicemi, poskytuje základ pro navigaci a mohla hrát důležitou roli při vývoji života na Zemi.
Co by se však stalo, kdyby zítra zmizelo magnetické pole Země? Větší počet nabitých solárních částic by bombardoval planetu, umístil energetické sítě a satelity na fritz a zvyšoval vystavení lidí vyšším úrovním ultrafialového záření způsobujícího rakovinu. Jinými slovy, chybějící magnetické pole by mělo důsledky, které by byly problematické, ale ne nutně apokalyptické, alespoň v krátkodobém horizontu.
A to je dobrá zpráva, protože už déle než sto let to oslabuje. Dokonce i nyní existují zvláště slabá místa, jako je jižní Atlantik v jižní polokouli, které způsobují technické problémy pro satelity s nízkou oběžnou dráhou.
První věcí, kterou je třeba pochopit o magnetickém poli, je to, že i když oslabuje, nezmizí - alespoň ne miliardy let. Země vděčí za své magnetické pole svému roztavenému vnějšímu jádru, které je většinou vyrobeno ze železa a niklu. Vířící vnější jádro je poháněno konvekcí tepla uvolňovaného při růstu a tuhnutí vnitřního jádra, řekl John Tarduno, geofyzik na univerzitě v Rochesteru. (Vnitřní jádro roste asi o milimetr za rok.)
Tento motor s magnetickým polem, známý jako dynamo, se šíří po miliardy let. Vědci se domnívají, že současné jádrové uspořádání se mohlo usadit před asi 1,5 miliardami let, podle výzkumu z roku 2015, který v té době našel skok v síle magnetického pole. Tarduno a jeho tým však našli důkazy o magnetickém poli na Zemi v nejstarších minerálech planety, zirkonech, které se datují 4,2 miliardy let, což naznačuje, že činnost v jádru vytváří magnetismus po velmi dlouhou dobu.
Není jasné, proč dynamo začalo, řekl Tarduno Live Science, i když je možné, že obrovský planetární dopad, který vytvořil Měsíc, mohl být klíčovým faktorem. Tento dopad, ke kterému došlo asi 100 miliónů let poté, co se Země spojila, mohl otřást jakoukoli stratifikaci nebo vrstvení materiálů v jádru Země: Představte si, že v planetárním měřítku protřepáte láhev oleje a vody. Toto narušení mohlo podpořit konvekci, která dodnes řídí dynamiku Země.
Nakonec bude vnitřní jádro pravděpodobně dostatečně velké, aby konvekce ve vnějším jádru již nebyla účinná a magnetické pole selže. Ale tento scénář je tak daleko, že nestojí za to ztratit moc spánku.
„Mluvíme miliardy let,“ řekl Tarduno.
Oslabující magnetické pole
Pro životy lidí je mnohem důležitější, že magnetické pole oslabuje. Vědci měřili toto oslabení přímo pomocí magnetických observatoří a satelitů za posledních 160 let. Zda pole předtím mizelo, je trochu temnější, stejně jako to, co bude dělat dál. Magnetické pole je v současné době asi 80% dipolárních, řekl Tarduno. To znamená, že funguje většinou jako tyčový magnet. Pokud byste mohli kolem planety umístit železné piliny (a odstranit vliv slunce, které chrlí konstantní proud nabitých částic nazývaných sluneční vítr směrem k Zemi, fouká magnetické pole kolem jako dlouhé vlasy ve větru), výsledné magnetické pole čáry by ukazovaly jasný sever a jih. Ale 20% pole je nepipolární, což znamená, že je složitější; existují místní variace.
V minulosti se magnetické pole převrátilo a vyměnilo sever a jih. Poslední z těchto zvratů se stalo před 780 000 lety, kolem éry Homo erectus. Oslabení pole obvykle předcházelo těmto převrácením, což vyvolávalo otázky, zda hrozí další převrácení. Ale pole také občas oslabuje a poté znovu posiluje bez překlopení, což je jev nazvaný exkurze.
Tarduno a jeho tým zjistili, že k této slabosti může přispět podivný vír v jádru Jižní Afriky. Zdá se, že tento vír způsobuje anomálii jižního Atlantiku, známé slabé místo v poli, které se táhne od asi 190 kilometrů východně od Brazílie po většinu Jižní Ameriky. V této oblasti nabité částice ze slunečního větru klesají blíže než obvykle na Zemi. Anomálie jižního Atlantiku není na zemi nijak zvlášť patrná. Satelity obíhající kolem Země se však setkávají s více škodlivými slunečními částicemi a astronauti, kteří prošli regionem na Mezinárodní vesmírné stanici, hlásili vizuální jevy, které se domnívají, že jsou způsobeny relativně vysokou úrovní záření na úrovni nízké oběžné dráhy Země .
Země bez pole
Tarduno a jeho tým mají podezření, že změna v plášti v Jižní Africe mohla být v minulosti spouštěcím bodem pro obrácení magnetického pole. Dobrou zprávou je, že i když pole oslabuje nebo se připravuje na převrácení, nezmizí; neexistuje důkaz, že by magnetické pole během obrácení úplně zmizelo.
I když se pole obrátí, „stále budeme mít nějaké magnetické pole; bude to jen velmi slabé magnetické pole,“ řekl Tarduno.
Jak by vypadal tento svět s minimálním magnetickým polem? No, kompas by nefungoval, na jednu věc. „Jde to jen o to, že bude směřovat k nejvyššímu magnetickému poli,“ řekl Tarduno. "Mohlo by to být velmi blízko vás; mohlo by to být velmi daleko."
Severní a jižní světla by byla viditelná z nižších zeměpisných šířek, protože tyto barevné ukázky jsou výsledkem interakce mezi nabitými částicemi hozenými ze slunce v slunečním větru a magnetosférou Země. V současné době se tyto polární záře objevují poblíž pólů a sledují magnetické siločáry Země-sever-jih, ale slabší pole umožní částicím proniknout do zemské atmosféry a rozsvítí oblohu blíže rovníku.
Podmínky satelitů v jižním Atlantiku by se mohly stát běžnými po celém světě, což by způsobilo technické závady. Solární částice mohou pingovat elektroniku, narušovat kousky paměti v takzvaných rozruchech s jednou událostí nebo SEU. Když sluneční částice interagují s nabitou vrstvou zemské atmosféry zvané ionosféra, také srazí elektrony bez jejich molekulárních drah. Tyto volné elektrony pak interferují s přenosem vysokofrekvenčních rádiových vln používaných pro komunikaci.
Interakce mezi slunečním větrem a atmosférou Země mohou v průběhu času také narušit ozonovou vrstvu, řekl Tarduno, což by zvýšilo kolektivní vystavení lidského ultrafialového záření a zvýšilo riziko rakoviny kůže.
"I když by to asi nebylo pro život úplně katastrofální, na zemi by byla mnohem vyšší dávka záření bez magnetického pole," řekl Martin Archer, fyzik z kosmické plazmy na Queen Mary University v Londýně.
Existuje jen málo důkazů, že minulé změny magnetického pole ovlivnily život na Zemi. Přesto magnetické pole bezpochyby utvořilo zemský povrch a pomohlo zabránit tomu, aby křehká atmosféra planety byla vrhnuta do vesmíru neúprosnou silou slunečního větru, řekl Archer Live Science.
Magnetické pole není rozhodující pro atmosféru - Venuše nemá žádné magnetické pole a má masivní, i když nevítanou atmosféru - ale určitě působí jako další ochranná vrstva. Mars, který dříve používal magnetické pole, ale ztratil ho před asi čtyřmi miliardami let, má téměř úplně rozpuštěnou atmosféru. A pokud by existoval způsob, jak dát Měsíci atmosféru podobnou Zemi, sluneční vítr by ji za pouhé století nezničil, řekl Archer.
