Különleges gömbbel készülnek a Föld nagy katasztrófájára

Az Európai Űrügynökség (ESA) Swarm műholdjainak feladata a Föld mágneses terének részletes vizsgálata

A Föld mágneses tere időnként ellentétes irányúra fordul. Az átmenet időszakában megszűnik a kozmikus hatások elleni védelem. Ha már védekezni nem tudunk ellene, legalább tudni szeretnénk, mikor következik be.

A Marylandi Egyetem kutatói egy különleges laboratóriumban modellezik a Föld mágneses terét létrehozó dinamót. Az óriási búgócsigára hasonlító szerkezettel megpróbálják kideríteni a Föld mágneses pólusváltásainak okát, létrejöttét és a következő pólusváltás előjeleit. A három méter átmérőjű, rozsdamentes acélból készített gömb belsejében egy másik acélgömb helyezkedik el, a kettő között pedig 12 tonna, forró olajjal 120 Celsius-fokosra hevített, folyékony nátrium található. Amikor a Föld forgó, folyékony vasmagját modellező szerkezetet megforgatják, elektromos áram indukálódik, ami a dinamóhatás révén mágneses teret kelt. A geofizikusok elképzelése szerint így alakul ki a Föld mágneses tere is.

A Föld bonyolult szerkezetű mágneses terét dinamóhatás hozza létre. A dinamó állórésze a belső, szilárd vas-nikkel mag, a forgórész pedig a folyékony külső mag anyagáramlási rendszere Forrás: Európai Űrügynökség

A modell tervezése és elkészítése nyolc évig tartott a Marylandi Egyetemen a Daniel P. Lathorp vezetésével működő nemlineáris jelenségek dinamikájának laboratóriumában. Ezután két évig a fémgömbök közé vizet töltve a rendszer mechanikai működését vizsgálták. Fél évig tartott, mire a víz utolsó cseppjét is eltüntették a rendszerből, és beletöltötték a nátriumot – ha a rendszerben víz maradt volna, az a nátriummal érintkezve robbanást idézett volna elő.

Ezután kezdhették el az igazi, geofizikai kísérleteket. Mindkét gömböt 250 kilowattos villanymotorok forgatják, teljes sebességre gyorsítva a külső gömb 240-szer fordul körbe percenként, a belső gömb ennél is négyszer gyorsabban pörög.

Az első lépésben a forgó gömb kerületi sebessége 75 km/óra volt, akkor sikerült a nátriumban rövid élettartamú mágneses kitöréseket kelteni, igaz, ehhez még külső elektromágnesek némi segítségére is szükség volt. A forgási sebességet még az idén meg akarják kétszerezni. Bíznak abban, hogy a nagyobb sebességnél a mágneses jelenségek már elektromágneses segítség nélkül is kialakulnak. Ilyen gyors forgás esetén a kísérletben minden egyes másodperc a Föld története 5000 évének felel meg. Remélik, hogy a modellben szemtanúi lehetnek a mágneses tér kialakulásának és átfordulásának. A modellezés azért különösen érdekes, mert a geológiai bizonyítékok tanúsága szerint a Föld múltjában a mágneses pólusváltások nem szabályos időközönként következtek be, a köztük eltelt idő százezer és egymillió év között ingadozik.

A Föld mágneses tere védelmet nyújt az élővilág számára a kozmikus sugárzás ellen. A Földet körülvevő mágneses mező eltéríti a napszéllel érkező, elektromos töltésű részecskéket. Szerencsénkre, máskülönben a napszél sokkal nagyobb erővel zúdulna a légkörre, és tönkretenné az ibolyántúli sugárzástól védő ózonréteget. Feltételezik, hogy a Mars esetében például a mágneses tér hiányának – a bolygó kis tömege mellett – komoly szerepe lehetett abban, hogy légkörének legnagyobb részét elveszítette (a Mars felszínén a légköri nyomás mintegy százada a földinek).

A Földet a mágneses tere védi a világűrből, főként a Napból érkező részecskesugárzás káros hatásai ellen, mert a mágneses mező eltéríti az elektromosan töltött elemi részecskéket Forrás: Wikipedia

A Föld mágneses terének iránya bolygónk története során több százszor átfordult. Erről az üledékek tanúskodnak. A tenger fenekén lerakódó üledékben a mágnesezhető alkotórészek a helyi mágneses tér irányába fordulva rakódnak le, mintha mikroszkopikus iránytűk lennének. A parányi mágnesek az üledék megkövesedésekor „belefagynak” a kőzetbe, így megőrzik a mágneses tér irányát. Hasonló módon a kiömlő és megszilárduló láva is megőrzi a vulkánkitörések helyén és időpontjában uralkodó mágneses tér irányát. A geofizikusok régóta tudják, hogy az egymásra rakódó rétegekben váltakozik a mágneses tér iránya. Ebből következtettek arra, hogy sok százezer évenként az északi és a déli mágneses pólus felcserélődik egymással.

A legutóbbi ilyen átfordulás 780 ezer évvel ezelőtt történt, amikor őseink még csak a tűzgyújtás fortélyaival ismerkedtek. Mindenesetre már éltek emberek a Földön, vagyis a pólusváltás túlélhető. A váltás nem egyik pillanatról a másikra következik be, a meglévő tér leépülése, majd az ellentétes irányú felépülése évezredes időskálájú folyamat. Ez persze a Föld 4500 millió éves történetéhez képest akár pillanatszerűnek is tekinthető, az élőlények időskálájához képest azonban semmiképpen sem az.

Milyen hatással lesz az élőlények szervezetére – és nem kevésbé technikai civilizációnk érzékeny berendezéseire – a felerősödő kozmikus sugárzás? Elveszítik-e például a tájékozódóképességüket a mágneses tér alapján tájékozódó vándormadarak és más állatfajok? Ezekre a kérdésekre egyelőre nem tudjuk a választ, a Marylandi Egyetem kutatói modellkísérleteikkel legalább azt szeretnék kideríteni, mikor következhet be a legközelebbi – egyes kutatók szerint már esedékes, sőt küszöbön álló – pólusváltás. Vannak, akik szerint nagyon hamar – bár a földtörténetben ez akár tízezer évet is jelenthet.

A modellmérések azért különösen fontosak és érdekesek, mert dán kutatók a Föld mágneses terét vizsgáló Ørsted műhold 2000 körüli méréseit a Magsat amerikai műhold két évtizeddel korábbi méréseivel összehasonlítva megállapították, hogy a Föld mágnesese tere 1980–2000 között mintegy 2%-kal gyengült. Egyes kutatók szerint a gyengülés már a közelgő pólusváltás előjele lehet. A Föld mágneses terét folyamatosan vizsgálják a különböző műholdak, az Európai Űrügynökség tavaly év végén pályára állított Swarm műholdjai az idén kezdik meg részletes méréseiket.

Az Európai Űrügynökség (ESA) Swarm műholdjainak feladata a Föld mágneses terének részletes vizsgálata Forrás: ESA-P.Carril/Pierre Carril