فريدة من نوعها على وجه الأرض النظام الشمسي لعدة أسباب: إنه الكوكب الوحيد الذي يتمتع بغلاف جوي أكسجين قابل للتنفس، وهو مغطى بالمياه السائلة، وهو الجسم السماوي الوحيد (الذي نعرفه) الذي يمكن أن يؤوي الحياة. ومع ذلك، فإن الميزة التي غالبًا ما يتم تجاهلها والتي تجعل كوكبنا مميزًا هي أنه الجسم الصخري الوحيد في النظام الشمسي الداخلي الذي يتمتع بأقطاب مغناطيسية قوية، وستكون البوصلة عديمة الفائدة على المريخ.
ولكن من أين تأتي هذه الأعمدة وماذا تفعل؟ للإجابة على هذه الأسئلة، دعونا نبدأ رحلة إلى مركز كوكبنا.
ينقسم نواة الأرض إلى طبقتين: نواة داخلية صلبة ونواة خارجية معدنية منصهرة. وتتكون كلتا الطبقتين من مزيج من الحديد المغناطيسي والنيكل، مع بعض آثار العناصر الأخف مثل الأكسجين والسيليكون والكبريت.
اللب الداخلي كثيف للغاية وساخن، مثل الرخام الكبير المضيء. لكن اللب الخارجي سائل، ويتحرك حول هذه الكتلة الصلبة بتيار الحمل الحراري الخاص به. هذا الحمل الحراري الثابت يخلق المجال المغناطيسي للأرض. جون توردونوقال عالم الجيوفيزياء بجامعة روتشستر في نيويورك لموقع Live Science.
متعلق ب: ماذا لو اختفى المجال المغناطيسي للأرض؟
ومع استمرار انتشار الحرارة من اللب الداخلي إلى اللب الخارجي، فإنها تواجه مواد أكثر برودة من خلال النشاط التكتوني للصفائح. يؤدي هذا الدوران إلى تحريك الحمل الحراري، مما يؤدي إلى ما يسمى بالدينامو الجغرافي، الذي ينتج مجالًا مغناطيسيًا.
الكواكب الأخرى مثل المريخ والزهرة لا تمتلك مجالات مغناطيسية لأنها ضعيفة الصفائح التكتونية. تشير الدلائل إلى أن هذه الكواكب ربما كانت موجودة من قبل الديناميكا الجغرافية التعسفية لكنهم غادروا لأسباب مجهولة. يتمتع عطارد بمجال مغناطيسي ضعيف، لكنه موجود فقط 1.1% أقوى من الأرض لا تفعل الكثير لحماية الكوكب من الإشعاع الشمسي.
يتدفق المعدن السائل في اللب الخارجي للأرض، والذي تجعل حركته ومحتواه الحديدي العالي الكوكب يتصرف مثل مغناطيس ثنائي القطب عملاق، مع قطب واحد سالب الشحنة وقطب آخر موجب الشحنة. يتم تنظيم حوالي 80% من المجال المغناطيسي للأرض بهذه الطريقة، لكن الـ 20% المتبقية هي غير ثنائية القطب؛ وقال تاردونو إنه بدلاً من إنشاء نطاقات متوازية من القوة المغناطيسية، هناك مناطق يدور فيها المجال ويدور، “تطفو مثل أنماط الطقس”.
هذه الأنماط غير المنتظمة تخلق بقعًا غريبة في المجال المغناطيسي – أماكن مثل هذه شذوذ جنوب المحيط الأطلسيوهي مساحة كبيرة من المحيط الأطلسي حيث تتناقص كثافة الغلاف المغناطيسي للأرض بشكل كبير. يعتقد الباحثون ذلك “الأسنان” في المجال المغناطيسي ينشأ من نشاط تكتوني غير عادي تحت أفريقيا. إن مناطق مثل شذوذ جنوب المحيط الأطلسي رائعة، ولكنها مثيرة للقلق أيضًا لسببين.
“المجال المغناطيسي يشبه الغمد الواقي” جوشوا فاينبرجوقال جيولوجي متخصص في المغناطيسية القديمة بجامعة مينيسوتا لموقع Live Science. فهو يساعد على صرف كميات كبيرة من الإشعاع الشمسي الضار أرضيعمل واقي الشمس كطبقة تغطي الكوكب بأكمله. وفي المناطق التي يكون فيها الغلاف المغناطيسي ضعيفًا، يمكن أن تتسرب جرعات إضافية من الإشعاع، مما يساهم في ارتفاع معدلات الإصابة بسرطان الجلد.
وقال تاردونو: “هناك مصدر قلق آخر وهو تأثير الأقمار الصناعية”. ويسمى الإشعاع الصادر من الشمس رشقات نارية القذف الجماعي الإكليلي يمكن تدمير الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأخرى إذا لم تكن محمية بالمجال المغناطيسي للأرض. وقد يكون لذلك عواقب كارثية على الاتصالات السلكية واللاسلكية والوصول إلى الإنترنت وخدمات تحديد المواقع في المناطق المتضررة من هذا الوضع الشاذ.
ووفقا لدراسة نشرت عام 2020 في المجلة، قد يكون عمر الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي 11 مليون سنة. بناسوقد يكون مرتبطًا بظاهرة أخرى للمجال المغناطيسي الكوكبي: انعكاس القطب.
إن تاريخ المجال المغناطيسي للأرض مكتوب في التدفقات البركانية القديمة ورواسب أعماق البحار. هذا النوع من المواد الصخرية مليء بشظايا معدنية مغناطيسية، على سبيل المثال رقائق صغيرة من الحديد، والتي توجه نفسها على طول خطوط المجال المغناطيسي. وقال فاينبرج: “في النهاية، تم حبس هذا المحاذاة الأصلية في الرواسب، وحصلنا على هذه السجلات الزمنية العميقة لكيفية انحراف المجال المغناطيسي للأرض”.
ومن هذه السجلات، يعرف العلماء أن الأقطاب المغناطيسية لكوكبنا تتحرك مع مرور الوقت. حاليًا، يبلغ طول القطب الشمالي الجغرافي حوالي 310 ميلًا (500 كيلومترًا) بعيدا عن القطب المغناطيسي المقابل (الآن من الناحية الفنية في الجنوب المغناطيسي). وكل 300 ألف سنة تقريبًا، ينقلب القطبان فجأة، مما يعكس اتجاه الشمال والجنوب المغناطيسي. ناسا.
ومع ذلك، يُظهر السجل المغناطيسي القديم تحولًا كاملاً في القطب ولم يحدث هذا منذ حوالي 780 ألف سنة. ويعتقد بعض الباحثين أن هذا يعني نحن بحاجة إلى الوجه – وقوة شذوذ جنوب المحيط الأطلسي قد تشير إلى اقتراب المرء.
وإذا تم عكس القطبين، فإن المجال المغناطيسي للأرض سيضعف بنسبة 20% على مر القرون. مثل هذا الحدث من شأنه أن يعطل نظام الاتصالات العالمي الحالي لدينا. ومع ذلك، تشير دراسات أخرى إلى ذلك التحول ليس وشيكاً.
وفي كلتا الحالتين، قال فاينبرج، إن دراسة السجل الداخلي والمغناطيسي القديم لكوكبنا يمكن أن يساعدنا في فهم التفاعل المعقد بين الغلاف المغناطيسي والحياة على الأرض – والاستعداد للتغيير المستقبلي.