השדה המגנטי של כוכב הלכת משתרע מכדור הארץ כמו ספגטי בלתי נראה. שדה זה נוצר על ידי גרעין ליבת כדור הארץ, חשוב לחיי היומיום: הוא מגן על כדור הארץ מפני חלקיקי השמש, הוא מספק בסיס לניווט ויכול להיות שהוא מילא תפקיד חשוב בהתפתחות החיים על כדור הארץ.
אבל מה היה קורה אם השדה המגנטי של כדור הארץ ייעלם מחר? מספר גדול יותר של חלקיקי שמש טעונים היה מפציץ את כדור הארץ, מעמיד רשת חשמל ולוויינים על הפריץ ומגביר את החשיפה האנושית לרמות גבוהות יותר של קרינה אולטרה סגולה הגורמת לסרטן. במילים אחרות, לשדה מגנטי חסר יש השלכות שיהיו בעייתיות אך לאו דווקא אפוקליפטיות, לפחות בטווח הקצר.
ואלה חדשות טובות, מכיוון שיותר ממאה שנים הוא נחלש. אפילו עכשיו ישנן מקומות דקיקים במיוחד, כמו אנומליה דרום אטלנטית בחצי הכדור הדרומי, שיוצרים בעיות טכניות עבור לוויינים נמוכים סביב המסלול.
הדבר הראשון שצריך להבין לגבי השדה המגנטי הוא שגם אם הוא נחלש הוא לא ייעלם - לפחות לא במשך מיליארדי שנים. כדור הארץ חייב את השדה המגנטי שלו לליבה החיצונית המותכת, העשויה ברובה מברזל וניקל. הגרעין החיצוני העגום מופעל על ידי הסעה של החום המשתחרר ככל שהליבה הפנימית צומחת ומתמצקת, אמר ג'ון טרדונו, גיאופיזיקאי מאוניברסיטת רוצ'סטר. (הליבה הפנימית גדלה בערך מילימטר לשנה.)
מנוע שדה מגנטי זה, המכונה דינמו, נודד לאורך מיליארדי שנים. מדענים חושבים שאולי הסדר הליבה הנוכחי התמקם לפני כחצי מיליארד שנה, על פי מחקרי 2015 שגילו זינוק בעוצמת השדה המגנטי בסביבתו. אולם טרדונו וצוותו מצאו ראיות לשדה מגנטי בכדור הארץ במינרלים העתיקים ביותר בכוכב הלכת, זירקונים, המתוארכים ל -4.2 מיליארד שנה, מה שמצביע על כך שהפעילות בליבה יוצרת מגנטיות במשך זמן רב מאוד.
לא ברור מדוע החלה הדינמו, אמר טרדונו ל- Live Science, אם כי יתכן שההשפעה הפלנטרית העצומה שיצרה את הירח הייתה אולי הנהג המפתח. השפעה זו, שהתרחשה אולי מאה מיליון שנה לאחר שהתאחד כדור הארץ, הייתה יכולה לזעזע כל ריבוד, או שכבה, של חומרים בליבת כדור הארץ: דמיין שאתה מנער בקבוק שמן ומים בקנה מידה פלנטרי. שיבוש זה יכול היה לקדם את ההסעה שעדיין מניע את הדינמו של כדור הארץ כיום.
בסופו של דבר, הגרעין הפנימי ככל הנראה יגדל גדול מספיק כך שהסעה בגרעין החיצוני כבר לא תהיה יעילה, והשדה המגנטי ייכשל. אבל התרחיש הזה כל כך רחוק, שלא כדאי לאבד הרבה שינה.
"אנחנו מדברים על מיליארדי שנים", אמר טרדונו.
שדה מגנטי מחמיר
הרבה יותר רלוונטי לחיי בני האדם הוא שהשדה המגנטי נחלש. מדענים מודדים את היחלשות זו ישירות באמצעות מצפים ומגנים לווייניים מזה 160 שנה. אם השדה מקרטע לפני זה קצת יותר עכור, וכך גם מה שהוא יעשה הלאה. השדה המגנטי הוא כיום כ 80% - דיפולאריים, אמר טרדונו. פירוש הדבר שהוא פועל בעיקר כמגנט בר. אם היית יכול לשים סיגי ברזל סביב כדור הארץ (ולהסיר את השפעת השמש, המפזרת זרם קבוע של חלקיקים טעונים המכונים רוח השמש לכדור הארץ, ומפוצץ את השדה המגנטי כמו שיער ארוך ברוח), השדה המגנטי שנוצר קווים מראים צפון ודרום ברור. אבל 20% מהשטח הוא לא דו-קוטבי, כלומר זה יותר מסובך; יש וריאציות מקומיות.
בעבר, השדה המגנטי התהפך והחליף את צפון ודרום. האחרון של המהפכים הללו קרה לפני 780,000 שנה, בערך בעידן של הומו ארקטוס. החלשת השדה הקדימה בדרך כלל את הכפכפים הללו, ומעלה תהיות אם הכפכף אחר ממשמש ובא. אך גם התחום נחלש לעיתים ואז מתחזק שוב מבלי לדפדף, תופעה שנקראת טיול.
טרדונו וצוותו גילו כי אדיב מוזר בגרעין של דרום אפריקה עשוי לתרום לחלק מחולשה זו. נראה כי אדי זה גורם לאנומליה הדרומית האטלנטית, נקודת תורפה ידועה בשדה המשתרעת על פני כ- 190 מיילים (300 ק"מ) ממזרח לברזיל ברחבי חלק גדול מדרום אמריקה. באזור זה, חלקיקים טעונים מרוח השמש צונחים קרוב יותר מהרגיל לכדור הארץ. האנומליה הדרומית האטלנטית אינה מורגשת במיוחד בשטח. אבל לוויינים המסתובבים על כדור הארץ נתקלים שם בחלקיקים סולאריים פוגעים יותר, ואסטרונאוטים שנסעו באזור בתחנת החלל הבינלאומית דיווחו על תופעות חזותיות של כוכבי יריות שנחשבו שנגרמו על ידי רמות קרינה גבוהות יחסית ברמה של כדור הארץ הנמוך שם .
כדור הארץ נטול שדה
טרדונו וצוותו חושדים כי השונות במעטפת תחת דרום אפריקה הייתה אולי נקודת ההדק להתהפכות שדה מגנטי בעבר. החדשות הטובות הן שגם אם התחום נחלש, או מתכונן להיפוך, הוא לא הולך להיעלם; אין שום הוכחה לכך שהשדה המגנטי מעולם נעלם לחלוטין במהלך היפוך.
אפילו אם השדה מתהפך, "עדיין יהיה לנו שדה מגנטי כלשהו; זה פשוט יהיה שדה מגנטי חלש מאוד," אמר טרדונו.
איך ייראה עולם זה עם שדה מגנטי מינימלי? ובכן, המצפן שלך לא היה עובד, דבר אחד. "זה פשוט הולך להפנות לכיוון השדה המגנטי הגבוה ביותר," אמר טרדונו. "זה יכול להיות קרוב מאוד אליך; זה יכול להיות רחוק מאוד."
האורות הצפוניים והדרומיים יהיו גלויים מקווי הרוחב התחתונים, מכיוון שהמופעים הצבעוניים הללו הם תוצאה של האינטראקציה בין חלקיקים טעונים שהושלכו מהשמש ברוח השמש והמגנטוספירה של כדור הארץ. נכון לעכשיו, אוראורות אלה מופיעות בסמוך לקטבים, בעקבות קווי שדה מגנטיים ברובם צפון-דרום, אך שדה חלש יותר יאפשר לחלקיקים לחדור לאטמוספירה של כדור הארץ, ומאיר את השמיים קרוב יותר לקו המשווה.
התנאים באנומליה הדרומית האטלנטית עבור לוויינים עשויים להיות נפוצים ברחבי העולם, מה שיגרום לתקלות טכניות. חלקיקים סולאריים יכולים להצמיד אלקטרוניקה, לשבש פיסות זיכרון במה שנקרא מרגיז אירוע יחיד, או SEUs. כאשר חלקיקי השמש מקיימים אינטראקציה עם השכבה הטעונה באטמוספירה של כדור הארץ המכונה היונוספרה, הם גם משחררים אלקטרונים חופשיים ממסלוליהם המולקולריים. האלקטרונים החופשיים האלה מפריעים אז להעברת גלי הרדיו בתדרים הגבוהים המשמשים לתקשורת.
אינטראקציות בין רוח השמש לבין האטמוספרה של כדור הארץ עלולות גם לפרק את שכבת האוזון לאורך זמן, אמר טרדונו, מה שיעלה את חשיפת הקרינה האולטרה סגולה הקולקטיבית של האנושות ויגביר את הסיכונים לסרטן העור.
"אמנם זה כנראה לא יהיה קטסטרופלי לחלוטין לכל החיים, אבל יש מינון קרינה גבוה בהרבה על הקרקע ללא שדה מגנטי," אמר מרטין ארצ'ר, פיזיקאי פלזמה בחלל באוניברסיטת קווין מרי בלונדון.
אין מעט הוכחות לכך שווריאציות של שדות מגנטיים בעבר השפיעו על החיים על כדור הארץ. עם זאת, השדה המגנטי עיצב ללא ספק את פני כדור הארץ ועזר לשמור על הפיצוץ של האטמוספרה של כדור הארץ בחלל על ידי הכוח הבלתי נלאה של רוח השמש, אמר ארצ'ר ל- Live Science.
שדה מגנטי אינו חיוני לקיום אווירה - ונוס אין שדה מגנטי ובעלת אווירה מסיבית, אם אינה מתאימה, אך היא בהחלט פועלת כשכבת הגנה נוספת. מאדים, שבעבר היה שדה מגנטי אך איבד אותו לפני כ -4 מיליארד שנה, הסיר את האווירה שלו כמעט לחלוטין. ואם הייתה דרך להעניק לירח אווירה דמויי כדור הארץ, הרוח השמש הייתה מלהיטה אותה לשום דבר במאה בלבד, אמר ארצ'ר.
