Ahli geofisika di Universitas Leeds Yon Mound dan Phil Livermore percaya bahwa dalam beberapa ribu tahun akan ada inversi medan magnet bumi. Ilmuwan Inggris mempresentasikan temuan mereka dalam kolom The Conversation. "Lenta.ru" memberikan tesis utama penulis dan menjelaskan mengapa ahli geofisika kemungkinan besar benar.
Medan magnet melindungi bumi dari radiasi kosmik yang berbahaya dengan membelokkan partikel bermuatan menjauh dari planet. Namun medan gaya ini tidak permanen. Sepanjang sejarah planet ini, setidaknya telah terjadi beberapa ratus pembalikan medan magnet, ketika kutub magnet utara dan selatan bertukar.
Dalam proses pembalikan polaritas, medan magnet planet mengambil bentuk yang kompleks dan melemah. Selama periode ini, nilainya bisa turun hingga sepuluh persen dari nilai aslinya dan pada saat yang sama tidak terbentuk dua kutub, melainkan beberapa, termasuk, misalnya di ekuator. Rata-rata, pembalikan medan magnet terjadi setiap satu juta tahun, tetapi interval antara pembalikan tidak konstan.
Selain pembalikan geomagnetik, pembalikan tidak lengkap terjadi dalam sejarah Bumi, ketika kutub magnet berpindah ke lintang rendah, hingga ke perpotongan ekuator, lalu kembali lagi. Terakhir kali pembalikan geomagnetik, yang disebut fenomena Brunes-Matuyama, terjadi sekitar 780 ribu tahun yang lalu. Pembalikan sementara - peristiwa Lashamp - terjadi 41 ribu tahun yang lalu dan berlangsung kurang dari seribu tahun, di mana arah medan magnet planet benar-benar berubah selama sekitar 250 tahun.
Bumi dari orbit
Foto: Stuart Rankin / Flickr
Perubahan medan magnet selama inversi melemahkan perlindungan planet dari radiasi kosmik dan meningkatkan tingkat radiasi di Bumi. Jika pembalikan geomagnetik terjadi hari ini, maka secara dramatis akan meningkatkan risiko pengoperasian satelit dekat Bumi, penerbangan, dan infrastruktur listrik berbasis darat. Badai geomagnetik yang terjadi dengan peningkatan tajam aktivitas matahari memberi para ilmuwan kesempatan untuk menilai ancaman yang mungkin dihadapi planet ini ketika medan magnetnya tiba-tiba melemah.
Video promosi:
Pada tahun 2003, badai matahari menyebabkan pemadaman listrik di Swedia dan memerlukan perubahan pada rute perjalanan udara untuk menghindari gangguan jaringan sementara dan mengurangi risiko radiasi pada satelit dan infrastruktur darat. Tetapi badai ini dianggap tidak signifikan dibandingkan dengan peristiwa Carrington - badai geomagnetik tahun 1859, ketika aurora terjadi bahkan di sekitar kepulauan Karibia.
Sementara itu, dampak spesifik badai besar terhadap infrastruktur elektronik saat ini masih belum jelas. Tentunya, kita dapat mengatakan bahwa kerusakan ekonomi dari pemadaman listrik, sistem pemanas, AC, geo-location dan Internet akan sangat signifikan: hanya dengan perkiraan kasar, diperkirakan sedikitnya $ 40 miliar sehari.
Dampak langsung yang dihasilkan dari inversi medan magnet pada makhluk hidup dan manusia juga sulit diprediksi: manusia modern sepanjang sejarah keberadaannya belum pernah mengalami peristiwa seperti itu. Ada penelitian yang mencoba menghubungkan pembalikan geomagnetik dan aktivitas vulkanik dengan kepunahan massal. Namun, Mound dan Livermore mencatat, tidak ada aktivasi vulkanisme yang nyata, jadi kemungkinan besar umat manusia harus berurusan secara eksklusif dengan efek elektromagnetik.
Medan magnet bumi 500 tahun sebelum pembalikan (menurut pemodelan superkomputer)
Gambar: GA Glatzmaier
Medan magnet bumi segera setelah pembalikan (menurut pemodelan superkomputer)
Gambar: GA Glatzmaier
Medan magnet bumi setelah 500 tahun pembalikan (menurut pemodelan superkomputer)
Gambar: GA Glatzmaier
Diketahui bahwa banyak spesies hewan memiliki beberapa bentuk magnetoreception, yang memungkinkan mereka merasakan perubahan dalam medan magnet bumi. Hewan menggunakan fitur ini untuk menavigasi selama migrasi yang lama. Belum jelas apa efek pembalikan geomagnetik terhadap spesies tersebut. Hanya diketahui bahwa orang-orang kuno berhasil selamat dari peristiwa Lashamp, dan kehidupan di planet ini selama seluruh sejarah keberadaannya telah menghadapi pembalikan total dari medan geomagnetik ratusan kali.
Dua keadaan - usia fenomena Brunes-Matuyama dan melemahnya medan geomagnetik Bumi sekitar lima persen per abad - menunjukkan dengan hati-hati bahwa inversi dapat terjadi dalam dua ribu tahun mendatang. Sulit untuk menyebutkan tanggal yang lebih pasti. Medan magnet planet dihasilkan oleh inti batu-besi cair yang mematuhi hukum fisika yang sama dengan hidrosfer dan atmosfer.
Sementara itu, umat manusia telah belajar memprediksi perubahan cuaca hanya beberapa hari sebelumnya. Dalam kasus inti yang terletak di kedalaman sekitar tiga ribu kilometer dari permukaan bumi, situasinya jauh lebih rumit - terutama karena informasi yang sangat langka tentang struktur dan proses yang terjadi di bagian dalam planet ini. Para ilmuwan memiliki informasi perkiraan tentang komposisi dan struktur inti, serta jaringan global observatorium geofisika berbasis darat dan satelit yang mengorbit yang dapat mengukur perubahan dalam bidang geomagnetik dan dengan demikian melacak pergerakan inti bumi.
Tidak banyak yang benar-benar diketahui tentang inti planet. Misalnya, baru-baru ini ilmuwan Jepang, dalam eksperimen laboratorium yang mensimulasikan kondisi di dalam Bumi, secara andal menetapkan bahwa komponen utama ketiganya adalah silikon: ia menyumbang sekitar lima persen massa inti Bumi. Bagian lainnya adalah besi (85 persen) dan nikel (10 persen). Seperti biasa dalam kasus seperti itu, pendukung hipotesis alternatif dari elemen ketiga tetap ada, yang percaya bahwa itu bukan silikon, tetapi oksigen.
Peta warna Merkurius
Foto: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Flickr
Ilmuwan kecil mengetahui tentang struktur mantel planet. Hanya tiga tahun yang lalu diketahui bahwa di lapisan peralihan antara mantel atas dan bawah, pada kedalaman 410-660 kilometer, terdapat cadangan air yang sangat besar. Selanjutnya, data ini berulang kali dikonfirmasi. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa air juga dapat terkandung di lapisan di bawahnya, pada kedalaman sekitar seribu kilometer. Tetapi bahkan dalam kasus ini, tidak diketahui apakah itu tersebar di seluruh lapisan atau hanya menempati area lokal tertentu.
Mendaki lebih tinggi, para ilmuwan dihadapkan pada masalah lain - sifat dan asal tektonik lempeng litosfer. Sebenarnya, Bumi dianggap satu-satunya planet di tata surya di mana terdapat tektonik, tetapi tidak ada yang tahu kapan dan mengapa ia muncul. Menjawab pertanyaan-pertanyaan ini akan memungkinkan kita untuk melacak masa lalu dan masa depan benua - khususnya, tahap siklus Wilson saat ini. Ilmuwan mempresentasikan data awal sekali lagi pada konferensi khusus yang diadakan pada tahun 2016.
Sifat medan magnet planet merupakan masalah geofisika terbesar. Diketahui secara andal bahwa selain Merkurius, Bumi dan empat raksasa gas, Ganymede, satelit terbesar Jupiter, juga memiliki magnetosfer, tetapi bagaimana planet ini mendukung magnetosfernya sendiri sangat sedikit diketahui. Di pembuangan para ilmuwan sejauh ini praktis hanya ada teori geodynamo. Menurut teori ini, di perut planet ada inti logam dengan pusat padat dan cangkang cair. Karena peluruhan unsur radioaktif, panas dilepaskan, yang mengarah pada pembentukan aliran konvektif dari fluida konduktif. Arus ini menghasilkan medan magnet planet.
Meskipun teori geodynamo secara praktis tidak terbantahkan, hal itu menyebabkan kesulitan besar. Menurut magnetohidrodinamika klasik, efek dinamo akan membusuk, dan inti planet akan mendingin dan mengeras. Masih belum ada pemahaman pasti tentang mekanisme yang menyebabkan Bumi mempertahankan efek pembangkitan sendiri dinamo bersama dengan fitur medan magnet yang diamati, terutama anomali geomagnetik, migrasi, dan pembalikan kutub.
Penemuan jet besi baru-baru ini di dalam inti bumi, seperti dicatat oleh Mound dan Livermore, membuktikan kemampuan sains yang berkembang dalam mempelajari dinamika proses yang terjadi di bagian dalam planet ini. Jet itu terbentuk di inti luar bumi yang cair di daerah yang terletak di bawah Kutub Utara. Lebar objek saat ini 420 kilometer. Jet telah mencapai dimensi seperti itu sejak tahun 2000, setiap tahun bertambah lebarnya hingga 40 kilometer.
Ahli geofisika percaya bahwa semburan besi yang mereka temukan adalah salah satu benda yang menciptakan medan magnet bumi. Dalam kombinasi dengan metode numerik dan eksperimen laboratorium, penemuan ini dan lainnya, menurut para ahli, akan sangat mempercepat kemajuan di bidang geofisika ini. Ada kemungkinan, kata Mound dan Livermore, bahwa para ilmuwan akan segera dapat memprediksi perilaku inti bumi.
Yuri Sukhov
