Μακροχρόνιες δορυφορικές μετρήσεις δείχνουν ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης αλλάζει ταχύτερα και πιο ανομοιόμορφα από ό,τι αναμενόταν, οδηγούμενο από δυναμικές διεργασίες βαθιά μέσα στον πυρήνα του πλανήτη.
Βασιζόμενοι σε δεδομένα μαγνητικού πεδίου 11 ετών που συλλέχθηκαν από τον αστερισμό δορυφόρων Swarm του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια αδύναμη ζώνη στο μαγνητικό πεδίο της Γης πάνω από τον Νότιο Ατλαντικό, η οποία ονομάζεται Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού (South Atlantic Anomaly), έχει μεγαλώσει κατά μια έκταση σχεδόν ίση με το μέγεθος της μισής ηπειρωτικής Ευρώπης από το 2014.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης παίζει καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση της ζωής.
Αυτή η συνεχώς μεταβαλλόμενη δύναμη θωρακίζει τον πλανήτη από την επιβλαβή κοσμική ακτινοβολία και τα ρεύματα φορτισμένων σωματιδίων που εκπέμπει ο Ήλιος.
Το πεδίο δημιουργείται βαθιά στο εσωτερικό της Γης από ένα τεράστιο στρώμα λειωμένου, κινούμενου σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα, ο οποίος βρίσκεται περίπου 3.000 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια.
Καθώς αυτό το υγρό μέταλλο κυκλοφορεί, παράγει ηλεκτρικά ρεύματα που δημιουργούν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο της Γης, αν και οι υποκείμενες διεργασίες είναι πολύ πιο περίπλοκες από ό,τι υποδηλώνουν οι απλές αναλογίες.
Το Swarm είναι μια αποστολή του προγράμματος Earth Explorer που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος FutureEO για την Παρατήρηση της Γης του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA).
Αποτελείται από τρεις πανομοιότυπους δορυφόρους που πραγματοποιούν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των μαγνητικών σημάτων που προέρχονται από τον πυρήνα, τον μανδύα, τον φλοιό και τους ωκεανούς της Γης, καθώς και από την ιονόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα.
Αυτές οι λεπτομερείς παρατηρήσεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαχωρίσουν καλύτερα τις διαφορετικές πηγές μαγνητισμού και να κατανοήσουν γιατί το μαγνητικό πεδίο εξασθενεί σε ορισμένες περιοχές, ενώ ενισχύεται σε άλλες.
Η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού εντοπίστηκε για πρώτη φορά τον δέκατο ένατο αιώνα, νοτιοανατολικά της Νότιας Αμερικής, ως μια περιοχή όπου το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι ασυνήθιστα ασθενές.
Σήμερα, η ανωμαλία είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ασφάλεια στο διάστημα.
Οι δορυφόροι που διέρχονται από αυτή την περιοχή εκτίθενται σε αυξημένα επίπεδα ακτινοβολίας, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργίες, να βλάψει ευαίσθητα εξαρτήματα ή ακόμα και να οδηγήσει σε προσωρινές διακοπές λειτουργίας.
Σύμφωνα με αποτελέσματα που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Physics of the Earth and Planetary Interiors, δεδομένα από την αποστολή Swarm δείχνουν ότι η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού επεκτεινόταν σταθερά μεταξύ του 2014 και του 2026.
Η μελέτη αποκαλύπτει επίσης ότι από το 2020, το μαγνητικό πεδίο έχει εξασθενήσει ακόμη πιο γρήγορα σε μια περιοχή του Ατλαντικού Ωκεανού, νοτιοδυτικά της Αφρικής.
«Η Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού δεν είναι απλώς ένα ενιαίο τμήμα», αναφέρει ο επικεφαλής συγγραφέας Chris Finlay, Καθηγητής Γεωμαγνητισμού στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας.
«Μεταβάλλεται διαφορετικά προς την Αφρική από ό,τι κοντά στη Νότια Αμερική. Κάτι ιδιαίτερο συμβαίνει σε αυτή την περιοχή που προκαλεί την εξασθένηση του πεδίου με πιο έντονο τρόπο».
Αυτή η συμπεριφορά συνδέεται με παράξενα μοτίβα στο μαγνητικό πεδίο στο όριο μεταξύ του υγρού εξωτερικού πυρήνα της Γης και του βραχώδους μανδύα της, γνωστά ως «κηλίδες αντίστροφης ροής» (reverse flux patches).
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, παρατηρούμε απροσδόκητες περιοχές όπου το μαγνητικό πεδίο, αντί να εξέρχεται από τον πυρήνα, εισέρχεται πάλι μέσα σε αυτόν. Χάρη στα δεδομένα του 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».
Τα 11 χρόνια του Swarm που καταρρίπτουν κάθε ρεκόρ
Το τελευταίο μοντέλο του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από τον πυρήνα της Γης σηματοδοτεί ένα νέο ορόσημο για τους δορυφόρους Swarm του ESA, οι οποίοι παρέχουν πλέον το μεγαλύτερο σε διάρκεια συνεχές αρχείο μετρήσεων του μαγνητικού πεδίου από το διάστημα.
Οι δορυφόροι εκτοξεύθηκαν στις 22 Νοεμβρίου 2013 ως η τέταρτη αποστολή Earth Explorer, αποτελώντας πρωτοποριακούς δορυφόρους που συνιστούν βασικό στοιχείο του προοδευτικού προγράμματος FutureEO του ESA.
Αν και σχεδιάστηκαν ως αποστολές επίδειξης καινοτόμων τεχνολογιών παρατήρησης της Γης, έχουν ξεπεράσει κατά πολύ την αρχική διάρκεια ζωής τους, έχουν καταστεί αναπόσπαστο κομμάτι των μακροχρόνιων αρχείων καταγραφής, παρέχουν δεδομένα για κρίσιμες επιχειρησιακές υπηρεσίες και έχουν ανοίξει τον δρόμο για τις μελλοντικές γενιές δορυφόρων.
Τα δεδομένα του Swarm υποστηρίζουν τα παγκόσμια μαγνητικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την πλοήγηση, παρακολουθούν τους κινδύνους του διαστημικού καιρού και επιτρέπουν μια άνευ προηγουμένου κατανόηση του συστήματος της Γης, από τον πυρήνα της έως τα εξωτερικά όρια της ατμόσφαιράς της.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης ενισχύεται πάνω από τη Σιβηρία
Τα τελευταία αποτελέσματα του Swarm αναδεικνύουν τη δυναμική φύση του μαγνητισμού της Γης.
Για παράδειγμα, στο Νότιο Ημισφαίριο υπάρχει ένα σημείο όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ιδιαίτερα ισχυρό, ενώ στο Βόρειο Ημισφαίριο υπάρχουν δύο – ένα γύρω από τον Καναδά και το άλλο γύρω από τη Σιβηρία.
«Όταν προσπαθείς να κατανοήσεις το μαγνητικό πεδίο της Γης, είναι σημαντικό να θυμάσαι ότι δεν είναι 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.
Ωστόσο, από τότε που το Swarm τέθηκε σε τροχιά, το μαγνητικό πεδίο πάνω από τη Σιβηρία έχει ενισχυθεί, ενώ πάνω από τον Καναδά έχει εξασθενήσει. Η περιοχή του ισχυρού πεδίου στον Καναδά έχει συρρικνωθεί κατά 0,65% της επιφάνειας της Γης, έκταση που είναι σχεδόν όσο το μέγεθος της Ινδίας, ενώ η περιοχή της Σιβηρίας έχει μεγαλώσει κατά 0,42% της επιφάνειας της Γης, μέγεθος συγκρίσιμο με αυτό της Γροιλανδίας.
Αυτή η μετατόπιση, η οποία προκαλείται από πολύπλοκες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον ταραγμένο πυρήνα της Γης, σχετίζεται με τη μετακίνηση του βόρειου μαγνητικού πόλου προς τη Σιβηρία τα τελευταία χρόνια.
Αυτή η αλλαγή είναι σημαντική για την πλοήγηση, η οποία επηρεάζεται από τον «χορό» ανάμεσα σε αυτές τις δύο περιοχές ισχυρών μαγνητικών πεδίων.
Η Διευθύντρια Αποστολής Swarm του ESA, Anja Stromme, δήλωσε: «Είναι πραγματικά υπέροχο να βλέπουμε τη συνολική εικόνα της δυναμικής Γης χάρη στην εκτεταμένη χρονοσειρά δεδομένων του Swarm. Οι δορυφόροι είναι όλοι υγιείς και παρέχουν εξαιρετικά δεδομένα, οπότε ευελπιστούμε να επεκτείνουμε αυτό το ρεκόρ πέραν του 2030, όταν το ηλιακό ελάχιστο θα επιτρέψει περισσότερες πρωτοφανείς γνώσεις για τον πλανήτη μας».
