Odkrywanie tajemnic pola magnetycznego Ziemi

Schemat pola magnetycznego chroniącego Ziemię przed promieniowaniem kosmicznym. Źródło: ESA

Schemat pola magnetycznego chroniącego Ziemię przed promieniowaniem kosmicznym. Źródło: ESA

Bez pola magnetycznego najprawdopodobniej nie byłoby życia na Ziemi. Nie tylko umożliwia ono nawigację i powstawanie zorzy polarnej, ale działa również jak ochronna bariera powstrzymująca wysokoenergetyczne cząstki promieniowania kosmicznego przed wyjałowieniem naszej planety. Europejska konstelacja satelitów Swarm (pol. Rój) od ponad trzech lat bada ziemskie pole magnetyczne.

Pole magnetyczne Ziemi powstaje przede wszystkim dzięki ruchowi płynnego żelaza na głębokości ponad 3000 km pod powierzchnią planety. Jednak kilka procent jego natężenia pochodzi między innymi z namagnetyzowanych skał znajdujących się relatywnie płytko w zewnętrznej powłoce Ziemi (litosferze). Efekt ten jest bardzo subtelny, jednak trzy zaawansowane satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej są w stanie go zmierzyć z orbity. Ponad trzy lata satelitarnych obserwacji i zbierania danych zaowocowało powstaniem najdokładniejszej mapy „litosferycznego pola magnetycznego”.

Zrozumienie aktywności magnetycznej skorupy ziemskiej jest niezwykle istotne dla poznania historii geologicznej naszej planety, a globalne obserwacje satelitarne umożliwiają to na niespotykaną dotąd skalę. Są one wyjątkowo cenne, ponieważ naukowcy nie są w stanie po prostu wwiercić się na wiele kilometrów w głąb Ziemi. Dzięki połączeniu najnowszych danych z historycznymi obserwacjami satelity CHAMP oraz zastosowaniu zaawansowanych technik modelowania udało się wyznaczyć wiele subtelnych anomalii w strukturze pola magnetycznego Ziemi.

Magnetyczna anomalia na terenie Republiki Środkowoafrykańskiej. Wyraźnie ciemniejsze rejony wskazują na znacznie wyższy poziom natężenia pola magnetycznego. Źródło: ESA/DTU Space/DLR

Magnetyczna anomalia na terenie Republiki Środkowoafrykańskiej. Wyraźnie ciemniejsze rejony wskazują na znacznie wyższy poziom natężenia pola magnetycznego. Źródło: ESA/DTU Space/DLR

Jedno z takich nietypowych odchyleń pola magnetycznego znajduje się na terenie Republiki Środkowoafrykańskiej, gdzie odkryto gwałtowne różnice poziomu natężenia pola magnetycznego. I choć nie wpływa ono znacząco na kierunek igły kompasu, to szczególnie wyraźnie widać je na wykresie nałożonym na mapę terenu. Naukowcy nie znają jeszcze przyczyny ten anomalii, ale szacują, że może być wynikiem upadku meteorytu przed 540 milionami lat.

Wiemy, że pole magnetyczne Ziemi ulega przebiegunowaniu co kilkaset tysięcy lat. Oznacza to, że biegun północny zamienia się miejscem z biegunem południowym. Odkryte na stykach płyt tektonicznych ślady zmian pola magnetycznego utrwalone w zastygniętej magmie skorelowane są z kierunkiem północnego bieguna pola magnetycznego. W wypływającej spomiędzy szczelin płynnej magmie znajdują się minerały ferromagnetyczne, które podczas zastygania układają się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego. Ślady te widoczne również za pomocą satelitów Swarm jako „paski na mapie” są dowodem na poprawność teorii przebiegunowania, jak również pozwalają na odtworzenie przebiegu tych zmian. To bardzo istotna wiadomość, która być może pozwoli lepiej przewidzieć przyszłość naszej planety.

Obserwacje pola magnetycznego zebrane za pomocą satelitów Swarm dają wgląd w wewnętrzną aktywność Ziemi w niespotykanej dotychczas jakości i rozdzielczości. Pozwalają odkrywać tajemnice zjawiska, które otacza nas nieustannie i bez którego nie mielibyśmy szansy na przetrwanie.