الأرض، واحتنا المائية الصخرية في الكون، هي المكان المثالي لازدهار الحياة لعدد من الأسباب.
نحن نجلس على مسافة مناسبة تمامًا من نجمنا لكي يتواجد الماء السائل على سطح الكوكب. تساعد جاذبية الكواكب الكبيرة الأخرى على حمايتنا من الاصطدامات المروعة بالنيازك المتجولة. ويحيط المجال المغناطيسي للكوكب بالأرض بحاجز وقائي يحمينا من الجسيمات المشحونة المندفعة عبر الفضاء.
يتم إنشاء المجال المغناطيسي للأرض من خلال التدفق المعقد للمواد المعدنية المنصهرة في النواة الخارجية للكوكب. يتأثر تدفق هذه المادة بدوران الأرض ووجود نواة حديدية صلبة، مما ينتج عنه مجال مغناطيسي ثنائي القطب حيث يتماشى المحور تقريبًا مع محور دوران الكوكب.
تكمن في التركيب الكيميائي للصخور القديمة أدلة على أن المجال المغناطيسي للأرض هو ظاهرة ديناميكية ومتغيرة. يتم سحب الصهارة المبردة الغنية بمعادن الحديد لتتوافق مع المجال المغناطيسي للأرض، على غرار كيفية سحب الإبرة للإشارة إلى الشمال على البوصلة. تعد دراسة المجالات المغناطيسية الأرضية القديمة المسجلة في الصخور موضوعًا لنظام يعرف باسم “المغناطيسية القديمة”.
زودت الأبحاث المغناطيسية القديمة العلماء بالمعرفة بأن المجال المغناطيسي للأرض قد تحول بل وانعكس في قطبيته عدة مرات في الماضي الجيولوجي. لكن لماذا؟
متعلق ب: المجال المغناطيسي للأرض: موضح
ما الذي يسبب انقلاب الأقطاب المغناطيسية؟
يختلف المجال المغناطيسي للأرض على فترات زمنية قصيرة جدًا وأخرى طويلة جدًا، تتراوح من المللي ثانية إلى ملايين السنين. تفاعل المجال المغناطيسي مع الجسيمات المشحونة في الفضاء يمكن أن يغيره على فترات زمنية قصيرة، في حين أن الاضطرابات في المجال المغناطيسي على فترات زمنية أطول ناتجة عن عمليات داخلية تتكشف في اللب السائل الخارجي للأرض.
قال عالم الجيوفيزياء ليوناردو ساجنوتي لموقع Space.com: “إن الاختلاف العلماني للمجال المغناطيسي الأرضي ينتج عن تأثير التصاق المجال المغناطيسي بالتدفق في القلب الخارجي للسائل ومن تأثيرات انتشار المجال المغناطيسي في القلب والوشاح”.
أدت التقلبات في المجال المغناطيسي الناتجة عن حركة المواد المعدنية في اللب الخارجي إلى انعكاسات كاملة لقطبية المجال المغناطيسي في ماضي الأرض. أظهرت الدراسات المغناطيسية القديمة التي درست الحالات السابقة للمجال المغناطيسي أن هناك حالتين محتملتين للقطبية – الحالة “العادية” الحالية، حيث تدخل خطوط قوة المجال نحو مركز الأرض في نصف الكرة الشمالي وتخرج باتجاه خارج الأرض في نصف الكرة الجنوبي. كما أن القطبية المعكوسة أو “المعكوسة” هي أيضًا محتملة ومستقرة بنفس القدر.
أظهرت الدراسات المغناطيسية القديمة أن انعكاسات قطبية المجال المغناطيسي للأرض ليست دورية ولا يمكن التنبؤ بها. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى سلوك الآليات المسؤولة عنه.
“إن تدفق السائل المعدني (معظمه من الحديد المنصهر) في اللب الخارجي للأرض هو فوضوي ومضطرب. وتحدث انعكاسات القطبية خلال فترات انخفاض كثافة المجال المغنطيسي الأرضي، والتي تنخفض خلالها شدة المكون ثنائي القطب بشكل كبير، وتتضاءل بنية يقول ساجنوتي: “الحقل غير مستقر”.
تظهر الفترة الانتقالية لانعكاس القطبية كفترة جيولوجية لحظية (أي تحت الاستبانة الجيولوجية)، مع وجود مدة تمتد إلى بضعة آلاف من السنين.
كيف تؤثر انعكاسات القطب المغناطيسي على الحياة على الأرض؟
عندما يكون المجال المغناطيسي عرضة للتقلب، فإنه يكون في حالة انخفاض الشدة، مما يؤدي إلى تعرض الغلاف الجوي للأرض بشكل أكبر للرياح الشمسية والأشعة الكونية على شكل جسيمات مشحونة. وأظهرت دراسة حديثة أنه خلال رحلة لاشامب، وهي فترة حديثة من انخفاض كثافة المجال المغناطيسي والتي حدثت قبل 41000 سنة فقط، كان تدفق الأشعة الكونية العالمية التي تصل إلى الغلاف الجوي للأرض أعلى بثلاث مرات من القيمة الحالية.
حاليًا، لا يوجد دليل مهم على وجود علاقة بين الانقراض الجماعي للحياة على الأرض وانعكاسات القطبية المغناطيسية الأرضية. ومع ذلك، فإن ربط معدلات انقراض الأنواع والتكاثر مع فترات انخفاض كثافة المجال المغناطيسي يعوقه عدم اليقين في النطاق الزمني المعروف لهذه “التقلبات” المغناطيسية.
بالإضافة إلى ذلك، تحدث الانقلابات المغناطيسية بشكل متكرر على فترات زمنية جيولوجية (عدة مئات من المرات خلال الـ 160 مليون سنة الماضية)، في حين أن أحداث الانقراض الجماعي المسجلة تحدث كل مائة مليون سنة أو نحو ذلك (بشكل أقل تكرارًا).
قصص ذات الصلة:
– ما هو أكبر نجم في الكون؟
– ما هو أكبر كوكب تم اكتشافه على الإطلاق؟
– ألغاز الفضاء: لماذا لا توجد أقمار غازية؟
وفيما يتعلق بالحضارة الإنسانية، فإن تحول الأقطاب المغناطيسية ليس هو ما يثير القلق بشكل مباشر، بل الفترة الناتجة من انخفاض شدة المجال المغناطيسي الأرضي. يعتمد المجتمع بشكل متزايد على التكنولوجيا، وينبغي للحكومات والمنظمات الدولية أن تنظر بجدية إلى تأثيرات انخفاض كثافة المجال المغناطيسي.
يضيف ساجنوتي: “في هذا التكوين ستكون هناك زيادة ملحوظة في اختراق الجسيمات المشحونة للغلاف المغناطيسي على ارتفاعات أقرب إلى سطح الأرض، مع تداعيات مهمة على عالمنا التكنولوجي”.
إن المخاطر التي يتعرض لها كوكبنا وحضارتنا يمكن أن يكون لها آثار كبيرة على المجتمع المدني، وكيفية قيامنا بالتجارة والأمن والاتصالات والبنية التحتية للطاقة والأقمار الصناعية وحياة الناس في مدار أرضي منخفض. ولسوء الحظ، فإن الطبيعة المتفرقة للتغيرات والانعكاسات المغناطيسية تعني أننا لا نستطيع التنبؤ بموعد حدوث ذلك بالضبط، كل ما نعرفه هو أنه سيحدث.