Геофизиците Йон Маунд и Фил Ливърмор от университета на Лийдс смятат, че след около 2000 години ще настъпи инверсия на магнитното поле на Земята. Британските учени са изложили своите изводи в изданието The Conversation.

Магнитното поле защитава Земята от опасното космическо излъчване, като отклонява заредените частици от планетата. Но това силово поле не е постоянно. За цялата история на планетата е имало поне няколкостотин инверсии на магнитното поле, при което северният и южният магнитен полюс са сменяли своите места.

В процеса по смяна на полярността магнитното поле на планетата приема сложна форма и отслабва. В този период неговата стойност може да спадне до десет процента от първоначалната величина и едновременно да се образуват не два полюса, а няколко, включително например на екватора. Средно инверсия на магнитното поле настъпва веднъж на милион години, но интервалът между обръщанията не е постоянен.

Освен геомагнитни инверсии в историята на Земята са се случвали и непълни обръщания, когато магнитните полюси са се измествали в ниските ширини, включително до пресичане на екватора, а след това са се връщали по местата си. Последния път геомагнитна инверсия – така нареченото явление Брюнес-Матуяма – е настъпила преди около 780 000 години. Временно обръщане – събитието Лашамп – се е случило преди 41 000 години и е продължило по-малко от хиляда години, като за около 250 години фактически се е изменила посоката на магнитното поле на планетата.

Измененията на магнитното поле по време на инверсия отслабват защитата на Земята от космическо лъчение и повишават нивото на радиация на планетата. Ако магнитна инверсия се случи днес, това би довело до рязко увеличаване на риска за работата на околоземните спътници, авиацията и наземната електрическа инфраструктура.

Геомагнитните бури, възникващи при рязко увеличаване на слънчевата активност, дават на учените възможност да оценят заплахите, с които може да се сблъска планетата при рязко отслабване на магнитното поле.

През 2003 година слънчева буря става причина за спиране на електропреносните мрежи в Швеция и води до въвеждане на изменения в маршрутите на самолетите, чрез които да се избегнат временни пропадания и да се снижат радиационните рискове за спътниците и наземната инфраструктура. Но тази буря се смята за незначителна в сравнение със събитието Карингтън – геомагнитна буря от 1859 г., когато полярни сияния са се случили дори около Карибските острови.

В същото време все още не е известно конкретното влияние, което голяма буря може да причини на съвременната електронна инфраструктура. Вероятно може да се каже, че икономическите щети от изключване на електроенергията, системите за отопление, охлаждане, геопозициониране и интернет ще бъдат доста съществени: само по приблизителни сметки те се оценяват минимум на 40 милиона долара на ден.

Прякото въздействие, което ще предизвика инверсията на магнитното поле върху живите същества и хората, също трудно може да се прогнозира – за цялата история на своето съществуване съвременният човек не се е сблъсквал с такова събитие.

Има изследвания, които се опитват да свържат геомагнитните инверсии и вулканичната активност с масовите измирания. Но както отбелязват Маунд и Ливърмор, засега не се забелязва активиране на вулканизма, затова по-скоро човечеството ще си има работа изключително с електромагнитно въздействие.

Известно е, че много видове животни имат известна форма на магнитна рецепция, която им позволява да чувстват изменението в магнитното поле на Земята. Тази особеност се използва от животните за навигация при продължителни миграции. Все още не е ясно точно какво влияние ще окаже магнитната инверсия върху тези видове. Известно е само, че древните хора са успели да преживеят успешно събитието Лашамп, а животът на планетата за цялата история на съществуване се е сблъсквал стотици пъти с пълни преобръщания на магнитното поле.

Две обстоятелства – давността на явлението Брюнес-Матуяма и наблюдаваното отслабване на геомагнитното поле на Земята с около пет процента на столетие – позволяват да се предположи, че инверсията може да настъпи в близките две хиляди години. Трудно е да се назоват по-точни срокове. Магнитното поле на планетата се генерира от течното ядро, като се подчинява на същите закони на физиката, както хидросферата и атмосферата.

В същото време човечеството се е научило да прогнозира времето само за няколко дни напред. В случая с ядрото, разположено на дълбочина около 3000 километра под повърхността на Земята, ситуацията е много по-сложна – преди всичко заради изключително оскъдната информация за строежа и процесите, протичащи в недрата на планетата.

Учените разполагат с примерна информация за състава и структурата на ядрото, както и с глобална мрежа от наземни геофизически обсерватории и орбитални спътници, позволяващи им да измерят измененията на геомагнитното поле и по този начин да проследят движението на земното ядро.

Наистина не е известно чак толкова много за ядрото на планетата. Например едва наскоро японски учени при лабораторни експерименти, имитиращи вътрешността на Земята, са установили, че третата му основна съставка се явява силиций: той е около пет процента от масата на земното ядро. Другите компоненти са желязо (85%) и никел (10%). Както обикновено в подобни случаи, има и привърженици на алтернативна хипотеза за третия елемент, които смятат, че той не е силиций, а кислород.

Учените не знаят много и за устройството на земната мантия. Само преди три години стана известно, че в преходния слой между горната и долната мантия, на дълбочина 410-660 километра, има обширни запаси с вода. Впоследствие тези данни нееднократно бяха потвърждавани. По-нататъшният анализ е показал, че вода може да се съдържа и в долнолежащите слоеве, на дълбочина около 1000 километра. Но също и в този случай е неизвестно дали тя е съсредоточена в целия слой, или заема едва определени локални участъци.

Изкачвайки се по-нависоко, учените се сблъскват с друг проблем – природата и произхода на тектониката на литосферните плочи. Земята се смята за единствената планета в Слънчевата система, където има тектоника, но никой досега не зае кога и защо е възникнала тя. Отговорите на тези въпроси биха позволили да се проследи миналото и бъдещето на континентите – по-конкретно съвременният етап на цикъла на Уилсън. На специална конференция през 2016 година учените представиха предварителни данни.

Природата на магнитното поле на планетата се явява най-големият геофизичен проблем. Известно е, че освен Меркурий, Земята и четирите газови гиганта магнитосфера притежава и Ганимед – най-големият спътник на Юпитер, но е известно твърде малко за начина, по който планетата поддържа собствената си магнитосфера.

На разположение на учените засега е практически единствената теория за геодинамо. Според тази теория в недрата на планетата се намира метално ядро с твърд център и течна обвивка. Поради разпада на радиоактивни елементи се отделя топлина, водеща до формирането на конвективни потоци проводящата течност. Именно тези потоци генерират магнитното поле на планетата.

Макар че теорията за геодинамото да е всъщност без алтернатива, тя предизвиква големи затруднения. Според класическата магнитохидродинамика динамо  ефектът следва да затихва, а ядрото на планетата – да изстива и да се втвърдява. Засега няма точно разбиране на механизмите, благодарение на които Земята поддържа ефекта на самогенериране на динамото заедно с наблюдаваните особености на магнитното поле, преди всичко геомагнитните аномалии, миграции и инверсии на полюсите.

Неотдавнашното откритие на желязна струя в ядрото на Земята, както отбелязват Маунд и Ливърмор, свидетелства за нарастващи възможности на науката в изследването на динамиката на протичащите процеси в недрата на земята. Струята се е образувала във външното ядро на Земята в района, разположен под Северния полюс. Ширината на обекта в сегашно време е 420 километра. Тези размери са достигнати, като се започне от 2000 г. и всяка година ширината се е увеличавала с до 40 километра.

Геофизиците смятат, че откритата от тях желязна струя се явява един от обектите, създаващи магнитното поле на Земята. В съчетание с числените методи и лабораторните експерименти това и други открития според специалистите би трябвало силно да ускорят прогреса в тази област на геофизиката. Напълно е възможно учените скоро да могат да прогнозират поведението на земното ядро, отбелязват Маунд и Ливърмор.