Ένα νέο υπολογιστικό μοντέλο αποκαλύπτει πώς ο υγρός πυρήνας της Γης κατάφερε να διατηρήσει το μαγνητικό της πεδίο από τα πρώτα στάδια της ύπαρξής της, προσφέροντας πολύτιμες ενδείξεις και για την εξέλιξή του στο μέλλον.
Το μαγνητικό πεδίο λειτουργεί σαν ασπίδα απέναντι στην επικίνδυνη κοσμική ακτινοβολία, καθιστώντας δυνατή την ανάπτυξη και τη διατήρηση της ζωής. Σε αντίθεση, πλανήτες όπως ο Άρης στερούνται αντίστοιχης προστασίας, με αποτέλεσμα να εκτίθενται διαρκώς σε φορτισμένα σωματίδια, γεγονός που δημιουργεί ένα πολύ πιο αφιλόξενο περιβάλλον.
Οι επιστήμονες αποδίδουν το μαγνητικό πεδίο της Γης στη λεγόμενη θεωρία του δυναμό. Σύμφωνα με αυτήν, η αργή ψύξη του υγρού πυρήνα από σίδηρο και νικέλιο προκαλεί ισχυρές ροές συναγωγής στον εξωτερικό πυρήνα. Καθώς η Γη περιστρέφεται, αυτές οι ροές εκτρέπονται, δημιουργώντας σπειροειδή μοτίβα. Η κίνηση του υγρού μετάλλου παράγει ηλεκτρικά ρεύματα, τα οποία με τη σειρά τους γεννούν μαγνητικά πεδία, σχηματίζοντας έτσι τη μεγαλύτερη μερίδα της προστατευτικής ασπίδας του πλανήτη.
Η θεωρία αυτή όμως έχει έναν περιορισμό. Πριν αρχίσει να στερεοποιείται ο εσωτερικός πυρήνας — γεγονός που συνέβη περίπου πριν από 1 δισεκατομμύριο χρόνια — ο πυρήνας της Γης ήταν πλήρως υγρός. Αυτό εγείρει το κρίσιμο ερώτημα: υπήρχε μαγνητικό πεδίο εκείνη την πρώιμη εποχή;
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature» επιχειρεί να απαντήσει. Σε αυτήν, τρεις γεωφυσικοί από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ζυρίχης (ETH Zurich) και το SUSTech στην Κίνα παρουσιάζουν ένα νέο μοντέλο που φωτίζει αυτό το μακροχρόνιο μυστήριο.
Δεδομένου ότι το εσωτερικό της Γης δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα, οι γεωεπιστήμονες στρέφονται σε υπολογιστικά μοντέλα. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια προσομοίωση για να εξετάσουν αν ένας πλήρως υγρός πυρήνας θα μπορούσε να παράγει σταθερό μαγνητικό πεδίο. Οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν εν μέρει στον υπερυπολογιστή Piz Daint στο CSCS, στο Λουγκάνο.
Στις προσομοιώσεις, η ομάδα έδειξε ότι υπάρχει ένα φυσικό καθεστώς όπου η ιξώδης αντίσταση του πυρήνα δεν περιορίζει το φαινόμενο του δυναμό. Αυτό σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο μπορούσε να παραχθεί και στην πρώιμη ιστορία της Γης, με τρόπο παρόμοιο με τον σημερινό. Οι ερευνητές είναι οι πρώτοι που κατάφεραν να μειώσουν την επίδραση της ιξώδους αντίστασης σε αμελητέο επίπεδο σε ένα μοντέλο. «Μέχρι τώρα, κανείς δεν είχε πραγματοποιήσει τέτοιους υπολογισμούς υπό ρεαλιστικές φυσικές συνθήκες», εξηγεί ο Γιουφένγκ Λιν, επικεφαλής της μελέτης.
«Το εύρημα αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα την ιστορία του μαγνητικού πεδίου και διευκολύνει την ερμηνεία γεωλογικών δεδομένων από το παρελθόν», σημειώνει ο Άντι Τζάκσον, καθηγητής γεωφυσικής στο ETH Zurich. Η μελέτη προσφέρει επίσης νέα προοπτική στην εμφάνιση της ζωής, αφού δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η προστατευτική μαγνητική ασπίδα προστάτευσε τη Γη από την επικίνδυνη ακτινοβολία, επιτρέποντας την ανάπτυξη των πρώτων μορφών ζωής. Τα νέα δεδομένα μπορούν να αξιοποιηθούν και για την κατανόηση των μαγνητικών πεδίων άλλων ουράνιων σωμάτων, όπως του Ήλιου ή των πλανητών Δία και Κρόνου.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν προστατεύει μόνο τη ζωή, αλλά διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στον σύγχρονο πολιτισμό — από τις δορυφορικές επικοινωνίες έως την πλοήγηση. «Είναι λοιπόν κρίσιμο να γνωρίζουμε πώς δημιουργείται το μαγνητικό πεδίο, πώς μεταβάλλεται με τον χρόνο και ποιοι μηχανισμοί το διατηρούν. Αν κατανοήσουμε τη διαδικασία, θα μπορέσουμε να προβλέψουμε και την μελλοντική του εξέλιξη», υπογραμμίζει ο Τζάκσον.
Η Γη έχει αλλάξει πολλές φορές την πολικότητα του μαγνητικού της πεδίου στην ιστορία της. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες καταγράφουν μια γρήγορη μετατόπιση του μαγνητικού βόρειου πόλου προς τον γεωγραφικό. Η κατανόηση αυτών των αλλαγών είναι ζωτικής σημασίας για την ασφάλεια και τη σταθερότητα του σύγχρονου πολιτισμού.
Πηγή: Scitechdaily
