Η μαγνητική ασπίδα της Γης μετατοπίζεται με δραματικό τρόπο. Νέα δεδομένα από τους δορυφόρους Swarm του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) δείχνουν ότι η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού -ένα αχανές αδύναμο σημείο στο μαγνητικό πεδίο της Γης- έχει μεγαλώσει κατά σχεδόν το μισό μέγεθος της ηπειρωτικής Ευρώπης από το 2014.
Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι το γεγονός ότι μια περιοχή νοτιοδυτικά της Αφρικής άρχισε να εξασθενεί ακόμη ταχύτερα τα τελευταία χρόνια, αφήνοντας υπόνοιες για ασυνήθιστη δραστηριότητα βαθιά μέσα στον διάπυρο εξωτερικό πυρήνα της Γης.
Μετά την ανάλυση δεδομένων 11 ετών για το μαγνητικό πεδίο από τον αστερισμό δορυφόρων Swarm του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια μεγάλη ζώνη αδυναμίας στο μαγνητικό πεδίο της Γης πάνω από τον Νότιο Ατλαντικό έχει μεγαλώσει δραματικά. Αυτή η περιοχή, η οποία ονομάζεται Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού, έχει επεκταθεί από το 2014 κατά μία έκταση που ισούται σχεδόν με το μισό μέγεθος της ηπειρωτικής Ευρώπης.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης παίζει καθοριστικό ρόλο στο να καθιστά τον πλανήτη κατοικήσιμο. Λειτουργεί ως ένα προστατευτικό φράγμα, θωρακίζοντάς μας από την επιβλαβή κοσμική ακτινοβολία και τα φορτισμένα σωματίδια που ρέουν από τον Ήλιο.
Πώς η Γη δημιουργεί το μαγνητικό της πεδίο
Το μαγνητικό πεδίο παράγεται βαθιά στο εσωτερικό του πλανήτη. Περίπου 3.000 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια, ένας αχανής ωκεανός από λιωμένο, στροβιλιζόμενο υγρό σίδηρο γεμίζει τον εξωτερικό πυρήνα. Καθώς αυτό το ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό κινείται, παράγει ηλεκτρικά ρεύματα.
Αυτά τα ρεύματα δημιουργούν το διαρκώς μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τη Γη. Αν και μπορεί να συγκριθεί ελεύθερα με την κίνηση ενός περιστρεφόμενου αγωγού στο δυναμό ενός ποδηλάτου, οι πραγματικές διαδικασίες που οδηγούν το πεδίο είναι πολύ πιο περίπλοκες.
Η αποστολή Swarm είναι μια αποστολή εξερεύνησης της Γης (Earth Explorer), η οποία αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος FutureEO του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) για την Παρατήρηση της Γης.
Αποτελείται από τρεις πανομοιότυπους δορυφόρους που μετρούν τα μαγνητικά σήματα τα οποία προέρχονται από τον πυρήνα, τον μανδύα, τον φλοιό και τους ωκεανούς της Γης, μαζί με τις συνεισφορές από την ιοντόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα.
Αυτές οι λεπτομερείς παρατηρήσεις βοηθούν τους επιστήμονες να διαχωρίσουν τις διαφορετικές πηγές μαγνητισμού και να κατανοήσουν καλύτερα γιατί το μαγνητικό πεδίο εξασθενεί σε ορισμένες περιοχές, ενώ ενισχύεται σε άλλες.
Γιατί έχει σημασία η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού
Η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού εντοπίστηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα νοτιοανατολικά της Νότιας Αμερικής. Σήμερα παρακολουθείται στενά λόγω των επιπτώσεών της στην ασφάλεια του διαστήματος.
Οι δορυφόροι που διέρχονται από αυτή την περιοχή εκτίθενται σε αυξημένα επίπεδα ακτινοβολίας, γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο τεχνικών δυσλειτουργιών, ζημιών στο υλικό (hardware), ακόμη και προσωρινών διακοπών λειτουργίας.
Νέα ευρήματα που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physics of the Earth and Planetary Interiors δείχνουν ότι η ανωμαλία επεκτεινόταν σταθερά μεταξύ 2014 και 2025. Ωστόσο, από το 2020, μια περιοχή του Ατλαντικού νοτιοδυτικά της Αφρικής παρουσιάζει ακόμη ταχύτερη μαγνητική εξασθένηση.
«Η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού δεν είναι απλώς ένας ενιαίος όγκος», λέει ο κύριος συγγραφέας Chris Finlay, Καθηγητής Γεωμαγνητισμού στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας. «Μεταβάλλεται διαφορετικά προς την πλευρά της Αφρικής απ’ ό,τι κοντά στη Νότια Αμερική. Κάτι ιδιαίτερο συμβαίνει σε αυτή την περιοχή που προκαλεί την εξασθένηση του πεδίου με έναν πιο έντονο τρόπο».
Περιοχές αντίστροφης ροής και δυναμική του πυρήνα
Οι επιστήμονες συνδέουν αυτή την ασυνήθιστη συμπεριφορά με μοτίβα στο μαγνητικό πεδίο στο όριο μεταξύ του υγρού εξωτερικού πυρήνα της Γης και του στερεού μανδύα της.
Αυτά τα χαρακτηριστικά, γνωστά ως περιοχές αντίστροφης ροής (reverse flux patches), αντιπροσωπεύουν περιοχές όπου το μαγνητικό πεδίο συμπεριφέρεται με μη αναμενόμενο τρόπο.
Ο Καθηγητής Finlay εξηγεί: «Κανονικά θα περιμέναμε να δούμε τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου να εξέρχονται από τον πυρήνα στο νότιο ημισφαίριο. Όμως, κάτω από την Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού, βλέπουμε απρόσμενες περιοχές όπου το μαγνητικό πεδίο, αντί να βγαίνει από τον πυρήνα, εισέρχεται ξανά σε αυτόν. Χάρη στα δεδομένα των δορυφόρων Swarm, μπορούμε να δούμε μία από αυτές τις περιοχές να κινείται δυτικά πάνω από την Αφρική, γεγονός που συμβάλλει στην εξασθένηση της Ανωμαλίας του Νοτίου Ατλαντικού σε αυτή την περιοχή».
Το Swarm καταρρίπτει ένα νέο μαγνητικό ρεκόρ
Το τελευταίο μοντέλο μαγνητικού πεδίου αποτελεί ένα σημαντικό ορόσημο για το Swarm. Η αποστολή κατέχει πλέον το μεγαλύτερο σε διάρκεια συνεχές αρχείο καταγραφής του μαγνητικού πεδίου της Γης από το διάστημα. Οι δορυφόροι, που εκτοξεύτηκαν στις 22 Νοεμβρίου 2013 ως η τέταρτη αποστολή Earth Explorer, σχεδιάστηκαν για να δοκιμάσουν προηγμένες τεχνολογίες παρατήρησης της Γης.
Έχουν ξεπεράσει την προγραμματισμένη διάρκεια ζωής τους και έχουν καταστεί απαραίτητοι για τη διατήρηση μακροπρόθεσμων αρχείων του μαγνητικού πεδίου, την υποστήριξη επιχειρησιακών υπηρεσιών και την καθοδήγηση μελλοντικών δορυφορικών αποστολών.
Οι μετρήσεις του Swarm αποτελούν τη βάση για τα παγκόσμια μαγνητικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την πλοήγηση, την παρακολούθηση των κινδύνων του διαστημικού καιρού και τη μελέτη του συστήματος της Γης, από το βαθύ εσωτερικό της έως την ανώτερη ατμόσφαιρα.
Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου αυξάνεται πάνω από τη Σιβηρία
Τα νέα αποτελέσματα υπογραμμίζουν επίσης πόσο δυναμικός είναι στην πραγματικότητα ο μαγνητισμός της Γης. Στο νότιο ημισφαίριο υπάρχει μία περιοχή όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ιδιαίτερα ισχυρό.
Στο βόρειο ημισφαίριο υπάρχουν δύο τέτοιες περιοχές, μία κοντά στον Καναδά και μία άλλη πάνω από τη Σιβηρία. «Όταν προσπαθείς να κατανοήσεις το μαγνητικό πεδίο της Γης, είναι σημαντικό να θυμάσαι ότι δεν πρόκειται για ένα απλό δίπολο, όπως ένας ραβδόμορφος μαγνήτης. Μόνο μέσω δορυφόρων όπως το Swarm μπορούμε να χαρτογραφήσουμε πλήρως αυτή τη δομή και να τη δούμε να αλλάζει», δήλωσε ο καθηγητής Finlay.
Από τότε που ξεκίνησε η λειτουργία του Swarm, το μαγνητικό πεδίο πάνω από τη Σιβηρία έχει ενισχυθεί, ενώ το πεδίο πάνω από τον Καναδά έχει εξασθενήσει.
Η περιοχή ισχυρού μαγνητισμού πάνω από τον Καναδά έχει συρρικνωθεί κατά 0,65% της επιφάνειας της Γης, έκταση που αντιστοιχεί περίπου στο μέγεθος της Ινδίας.
Αντίθετα, η περιοχή ισχυρού πεδίου της Σιβηρίας έχει επεκταθεί κατά 0,42% της επιφάνειας της Γης, μέγεθος συγκρίσιμο με αυτό της Γροιλανδίας.
Αυτές οι αλλαγές καθοδηγούνται από την περίπλοκη δραστηριότητα στον ταραγμένο πυρήνα της Γης και συνδέονται με τη σταδιακή μετακίνηση του βόρειου μαγνητικού πόλου προς τη Σιβηρία τα τελευταία χρόνια.
Αυτή η συνεχιζόμενη μετατόπιση επηρεάζει τα συστήματα πλοήγησης, τα οποία εξαρτώνται από την ισορροπία μεταξύ αυτών των ισχυρών μαγνητικών περιοχών.
Η Διευθύντρια της Αποστολής Swarm του ESA, Anja Stromme, δήλωσε: «Είναι πραγματικά υπέροχο να βλέπουμε τη συνολική εικόνα της δυναμικής Γης μας, χάρη στις εκτεταμένες χρονοσειρές δεδομένων του Swarm. Οι δορυφόροι είναι όλοι σε καλή κατάσταση και παρέχουν εξαιρετικά δεδομένα, επομένως ελπίζουμε να επεκτείνουμε αυτό το ιστορικό αρχείο πέρα από το 2030, όταν το ηλιακό ελάχιστο θα επιτρέψει ακόμη πιο πρωτοφανείς γνώσεις για τον πλανήτη μας».
