بیگ بنگ: میدان مغناطیسی اطراف زمین مانند یک نیروی نامرئی، با منحرف کردن ذرات باردار، از حیات در سیاره‌ی ما در برابر تابش‌های خورشیدی محافظت می‌کند. این میدان ثابت نیست و به صورت مداوم تغییر می‌کند. در واقع تاریخ سیاره‌ی ما حداقل صدها وارونگی مغناطیسی کلی را به خود دیده است، که در آن قطب‌های شمال و جنوب با هم جابه‌جا شده اند. پس جابه‌جایی بعدی چه زمانی خواهد بود و چه تأثیری بر زندگی روی زمین خواهد داشت؟

به گزارش بیگ بنگ، در طول وارونگی، میدان مغناطیسی صفر نخواهد شد اما شکل پیچیده‌ای به خود می‌گیرید و ضعیفتر خواهد شد. احتمالا به 10 درصد قدرت کنونی خودنزول می‌کند و ممکن است قطب‌های مغناطیسی در استوا قرار گیرند یا حتی چندین قطب شمال و جنوب به صورت همزمان وجود داشته باشند. وارونگی ژئومغناطیس به طور متوسط در هر چند میلیون سال، چندبار اتفاق می‌افتد. فاصله‌ی بین این وارونگی‌ها بسیار نامنظم است و این وقفه می‌تواند تا ده‌ها میلیون سال طول بکشد.

همچنین وارونگی می‌تواند به صورت موقت و ناقص به صورت حوادث طبیعی، صورت گیرد. که در آنها قطب‌های مغناطیسی از قطبین جغرافیایی حرکت می‌کنند –شاید حتی از استوا گذر کنند- و دوباره به موقعیت اصلیشان باز می‌گردند. آخرین وارونگی کامل(Brunhes-Matuyama) در حدود 780 هزار سال پیش اتفاق افتاده و یک وارونگی موقت(Laschamp) در حدود 41000 سال پیش اتفاق افتاد که کمتر از 1000 سال طول کشید با تغییر فعلی قطبیت که مدت 250 سال به طول انجامید!

تنها از بین رفتن نیرو، یا انقراض کامل؟

تغییر میدان مغناطیسی در طول وارونگی اثر حفاظتی آن را تضعیف می‌کند و اجازه می‌دهد میزان تابش‌های خورشیدی به سطح زمین بالا رود. اگر امروز این اتفاق بیفتد، افزایش ذرات بارداری که به زمین می‌رسند، مخاطراتی را برای ماهواره ها، حمل و نقل هایی و ساختار الکتریکی زمین ایجاد میکند. طوفان های ژئومغناطیسی که از برهم کنش میدان مغناطیسی زمین با فورانهای خورشیدی به وجود می آیند، ما را در پیش بینی آنچه از تضعیف حفاظت مغناطیسی انتظار داریم کمک می‌کند.

در سال 2003 طوفان به اصطلاح هالووین، باعث قطع کامل شبکه ی برق محلی در سوئد و تغییر مسیر پروازها و باعث خطرات تابشی بسیار شد و سیستم های ارتباطی و ماهواره ها را مختل کرد. اما این طوفان در مقایسه با طوفان‌های اخیر کوچک است مانند رویداد کرینگتون در سال 1859 که باعث ایجاد ِ شفق قطبی عظیمی شد که تا کارائیب ادامه داشت. تأثیر یک طوفان بزرگ بر ساز و کار الکترونیک امروز بصورت کامل شناخته شده نیست. البته قرار گرفتن در شرایطی بدون الکتریسیته، گرما،  وسایل سرمایشی، جی پی اس و اینترنت، تأثیرات بزرگی محسوب می شوند. خاموشی‌های گسترده می‌تواند ضررهای اقتصادی در حدود ده ها میلیارد دلار در روز را سبب شود.

ما نمی‌توانیم به صورت قطعی تأثیرات مستقیم وارونگی را بر زندگی روی زمین پیش بینی کنیم، زیرا در زمان آخرین وارونگی کامل،  بشر مدرن امروزی روی زمین وجود نداشت. در مطالعات زیادی تلاش شده ارتباطی میان انقراض گونه ها و وارونگی های گذشته پیدا شود. کما اینکه ادعا می شود بعضی وارونگی ها  و دوره های فعال آتشفشانی به دلایل مشترکی اتفاق افتاده اند. با این حال هیچ مدرکی دال بر یک دوره‌ی آتشفشانی عظیمِ قریب الوقوع وجود ندارد و بنابراین ما تنها باید با اثرات الکترومغناطیسی یک وارونگی نسبتا نزدیک، مقابله کنیم.

می‌دانیم که بسیاری از گونه های حیوانات شکل هایی از “درک مغناطیسی” دارند که آنها را قادر به حس کردن میدان مغناطیسی زمین می‌کند و از آن در مسافت های طولانیِ مهاجرت کمک می‌گیرند. اما اینکه وارونگی چه تاثیری بر این گونه ها دارد مشخص نیست. آن چه مشخص است این است که انسان های گذشته از حادثه‌ی وارونگی موقت، جان سالم به در بردند و اساس زندگی در طول صدها وارونگی کاملِ ثبت شده در زمین شناسی، حفظ شده است.

آیا می‌توانیم وارونگی‌های ژئومغناطیس را پیش بینی کنیم؟

این واقعیت که زمان وارونگی کامل زمین، به تعویق افتاده و اینکه میدان مغناطیسی زمین در هر 100 سال، 5 درصد کاهش می‌یابد، نشان می‌دهد که میدان در 2000 سال آینده، وارونه خواهد شد. اما در نظر گرفتن یک تاریخ دقیق برای وقوع آن –حداقل در حال حاضر- مشکل است.  میدان مغناطیسی زمین توسط هسته‌ی مایع آن و به دلیل چرخش آرام آهن مذاب در آن، به وجود آمده است و مانند حرکت اتمسفر و اقیانوس ها، حرکت آن نیز از قوانین فیزیک پیروی می‌کند. در نتیجه با ردگیری این حرکت  می‌توانیم اوضاع جوی هسته را پیش‌بینی کنیم، همانطور که با زیرنظرگرفتن اتمسفر و اقیانوس ها، وضعیت آب و هوا را پیش بینی می کنیم.

وارونگی می تواند به نوع خاصی از طوفان در هسته مربوط باشد، جایی که دینامیک و میدان مغناطیسی –حداقل برای مدت کوتاهی- قبل از ثابت شدن دگرگون می شوند. با وجود اینکه اتمسفر به صورت مستقیم قابل مشاهده است، اما مشکلات پیش بینی آب و هوا برای بیشتر از چند روز را می‌دانیم. پس پیش بینی درست اوضاع هستۀ زمین، انتظار بسیار بعیدی به نظر می رسد. چرا که مشاهدات ما به صورت غیر مستقیم و بسیار معدود است و به 3000 کیلومتر پایین تر از سطح خاک برمی‌گردد. با این حال کاملا نابینا نیستیم؛ ترکیب اصلی هسته‌ی زمین را می دانیم و اینکه حالت فیزیکی آن به صورت مایع است.

یک شبکه ی جهانی متشکل از رصدگاه های زمینی و همچنین ماهواره های در حال گردش، چگونگی بارگیری میدان مغناطیسی را اندازه گیری می‌کنند. به این ترتیب می‌توانیم به چگونگی حرکت مایع هسته پی ببریم. یک کشف تازه از جریانی پرسرعت در هسته، مهارت و توانایی بالای ما در اندازه گیری و شناسایی دینامیک هسته را نشان داد. به علاوه، به کمک شبیه سازی‌های عددی و تجربه‌های آزمایشگاهی درک ما از دینامیک سیالات درون سیارات، با سرعت بالایی درحال پیشرفت است. در نتیجه توانایی پیش بینی رفتار هسته‌ی زمین، شاید چندان هم دور از انتظار نیست.

ترجمه: زهرا دوست‌محمدی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com