Jordens magnetiske poler kan begynde at vende. Hvad sker der så?

Da Jordens magnetiske skjold svigter, det samme gør dens satellitter. Først, vores kommunikationssatellitter i de højeste baner går ned. Næste, astronauter i lav kredsløb om Jorden kan ikke længere ringe hjem. Og endelig, kosmiske stråler begynder at bombardere alle mennesker på Jorden.

Dette er en mulighed, som vi kan begynde at se i øjnene, ikke inden for de næste millioner år, ikke i de næste tusinde, men i de næste hundrede. Hvis Jordens magnetfelt skulle henfalde betydeligt, det kunne kollapse helt og vende polariteten - ændre magnetisk nord til syd og omvendt. Konsekvenserne af denne proces kan være alvorlige for vores planet.

Mest bekymrende, vi kan være på vej mod dette scenarie.

'Det geomagnetiske felt har været henfaldende i de sidste 3, 000 år, sagde Dr. Nicolas Thouveny fra European Center for Research and Teaching of Environmental Geosciences (CEREGE) i Aix-en-Provence, Frankrig. 'Hvis det fortsætter med at falde med denne hastighed, om mindre end et årtusinde vil vi være i en kritisk (periode).'

Dr. Thouveny er en af ​​de vigtigste efterforskere på det femårige EDIFICE-projekt, som har kørt siden 2014. Sammen med sine kolleger, han har undersøgt historien om Jordens magnetfelt, også når det er vendt om i fortiden, og hvornår det måske igen.

Kosmiske stråler

Vores planets magnetfelt er overvejende skabt af strømmen af ​​flydende jern inde i kernen. Det har altid været en del af vores planet, men den har vendt i polaritet gentagne gange gennem Jordens historie. Hver gang den vender – op til 100 gange inden for de sidste 20 millioner år, mens vendingen kan tage omkring 1, 000 år at fuldføre – det efterlader forstenet magnetisering i klipper på Jorden.

Ved at tage kerner – eller søjler – af sedimenter fra havbunden, som et langt sugerør, der kan strække sig op til 300 meter ved hjælp af en boremaskine, vi kan se tilbage i tiden og se, hvornår disse vendinger fandt sted. Dr. Thouveny og hans team så på to særlige former for grundstoffer, der gjorde det muligt for dem at undersøge historien om vores planets magnetfelt mere detaljeret.

For at en polaritetsvending skal ske, magnetfeltet skal svækkes med omkring 90 % til et tærskelniveau. Denne proces kan tage tusinder af år, og i denne tid, manglen på et beskyttende magnetisk skjold omkring vores planet tillader flere kosmiske stråler - højenergipartikler fra andre steder i universet - at ramme os.

Når dette sker, disse kosmiske stråler kolliderer med flere og flere atomer i vores atmosfære, såsom nitrogen og ilt. Dette producerer varianter af elementer kaldet kosmogene isotoper, såsom kulstof-14 og beryllium-10, som falder til overfladen. Og ved at studere mængderne af disse i kerner, vi kan se, hvornår polaritetsvendinger fandt sted.

Den sidste vending skete mellem 772, 000 og 774, 000 år siden. Siden da, feltet er næsten vendt 15 gange, kaldet en udflugt, falder betydeligt i styrke, men når ikke helt den nødvendige tærskel, før den stiger igen. Det er her, vi er mest udsatte – da feltet forfalder og derefter genvinder sin styrke. Den sidste udflugt fandt sted 40, 000 år siden, og beviser tyder på, at vi er på vej i den retning igen.

'Det geomagnetiske felt har mistet 30 procent af sin intensitet i de sidste 3, 000 år, sagde Dr. Thouveny. 'Fra denne værdi, vi forudser, at det vil falde til næsten nul om nogle få århundreder eller årtusinder.'

Satellitter

I dag, vi kan allerede se virkningerne af et svækket magnetfelt på vores satellitter i kredsløb.

I Atlanterhavet mellem Sydamerika og Afrika, der er et stort område af Jordens magnetfelt, der er omkring tre gange svagere end feltstyrken ved polerne.

Dette kaldes South Atlantic Anomaly (SAA), og det er i centrum for CoreSat-projektet, der ledes af professor Chris Finlay fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) ved København. Ved at bruge data fra flere satellitter, inklusive Den Europæiske Rumorganisations (ESA) tre Swarm-satellitter opsendt i 2013, dette projekt forsøger at finde ud af, hvad der forårsager SAA.

'Dette er en region, hvor vi ser, at satellitter konsekvent (oplever) elektroniske fejl, sagde prof. Finlay. Og vi forstår ikke, hvor denne svage markregion kommer fra, hvad producerer det, og hvordan det kan ændre sig i fremtiden.'

Forskere lagde først mærke til SAA i 1950'erne, og siden da er det faldet i styrke med yderligere 6 %, samt rykke tættere mod vest. '(Der) har ikke rigtig været nogen overbevisende forklaring på det, sagde prof. Finlay, tilføjer, at videnskabsmænd ikke har været i stand til at forudsige, hvordan det vil ændre sig.

CoreSat-projektet håber at ændre alt det, ved at bruge de mest detaljerede data, der er tilgængelige, til at studere magnetfeltets egenskaber her, og hvordan det skifter over tid. Ved at undersøge SAA, holdet håber på at se, hvad der foregår inde i Jordens kerne, som kan være årsagen.

En mulighed er, at der kan være en enorm anticyklon i den sydlige del af Jordens ydre kerne af flydende metal, som kan skubbe magnetfeltet ud fra den sydatlantiske region. En anden mulighed er, at magnetfeltet i denne region peger den forkerte vej – faktisk, der er en mini-polaritetsvending i gang.

SAA giver os et direkte blik på, hvordan et svækket magnetfelt kan påvirke satellitter, da talrige rumfartøjer har rapporteret elektroniske fejlfunktioner, når de flyver over denne region, da de er ramt af kosmiske stråler. Men det er uklart i øjeblikket, om SAA har nogen relation til Jordens magnetfelt, der vender i polaritet, hvilket også er noget prof. Finlay og hans team vil undersøge.

'I nogle simuleringer ser du funktioner som SAA vokse under en polvending, ' han sagde. 'Det er ikke nødvendigvis tilfældet, men det ville ikke være en overraskelse, hvis noget som dette var involveret i en magnetisk vending.'

Et glimt

Alligevel, SAA kan måske bare give os et indblik i, hvad der kommer i den nærmeste fremtid. Hvis tendenserne fortsætter, vores planets magnetfelt kan vende igen om et eller to årtusinder. Før det, feltet kan fortsætte med at svækkes, og inden for et århundrede kan vi stå over for alvorlige problemer.

Faldet i det geomagnetiske felt er meget vigtigere og mere dramatisk end vendingen, sagde Dr. Thouveny. 'Det er meget vigtigt at forstå, om det nuværende felt vil henfalde til nul i det næste århundrede, fordi vi bliver nødt til at forberede os.'