Planetens magnetfelt strækker sig fra jorden som usynlig spaghetti. Oprettet af jordens kerne er dette felt vigtigt i hverdagen: Det beskytter planeten mod solpartikler, det giver et grundlag for navigation og det kan have spillet en vigtig rolle i udviklingen af livet på Jorden.
Men hvad ville der ske, hvis Jordens magnetfelt forsvandt i morgen? Et større antal ladede solpartikler ville bombardere planeten og sætte strømnet og satellitter på fritz og øge den menneskelige eksponering for højere niveauer af kræftfremkaldende ultraviolet stråling. Med andre ord ville et manglende magnetfelt få konsekvenser, der ville være problematiske, men ikke nødvendigvis apokalyptiske, i det mindste på kort sigt.
Og det er gode nyheder, for i mere end et århundrede er det blevet svækket. Selv nu er der især spinkle steder, som den sydatlantiske anomali på den sydlige halvkugle, som skaber tekniske problemer for satellitter med lavt kredsløb.
Den første ting at forstå om magnetfeltet er, at selvom det svækkes, forsvinder det ikke - i det mindste ikke i milliarder af år. Jorden skylder sit magnetfelt til sin smeltede ydre kerne, der for det meste er lavet af jern og nikkel. Den spændende ydre kerne drives af konvektionen af frigivet varme, når den indre kerne vokser og størkner, sagde John Tarduno, en geofysiker ved University of Rochester. (Den indre kerne vokser med cirka en millimeter om året.)
Denne magnetfeltmotor, kendt som en dynamo, har kørt sammen i milliarder af år. Forskere mener, at den nuværende kerneordning muligvis har slået sig på plads for omkring 1,5 milliarder år siden, ifølge 2015-undersøgelser, der fandt et spring i magnetfeltets styrke omkring det tidspunkt. Men Tarduno og hans team har fundet bevis for et magnetfelt på Jorden i planetens ældste mineraler, zirkoner, der stammer fra 4,2 milliarder år, hvilket antyder, at aktivitet i kernen har skabt magnetisme i meget lang tid.
Det er ikke klart, hvorfor dynamoen kom i gang, fortalte Tarduno til Live Science, skønt det er muligt, at den enorme planetariske påvirkning, der skabte månen, måske har været den vigtigste driver. Denne påvirkning, der forekom måske 100 millioner år efter Jorden kom sammen, kunne have rystet op for enhver lagdeling eller lagdeling af materialer i Jordens kerne: Forestil dig at ryste en flaske olie og vand i planetarisk skala. Denne forstyrrelse kunne have fremmet konvektionen, der stadig driver Jordens dynamo i dag.
Til sidst vil den indre kerne sandsynligvis vokse sig stor nok til, at konvektion i den ydre kerne ikke længere er effektiv, og magnetfeltet vil svigte. Men dette scenarie er så langt væk, at det ikke er værd at miste meget søvn.
”Vi taler milliarder af år,” sagde Tarduno.
Svækkende magnetfelt
Meget mere relevant for menneskers liv er, at magnetfeltet svækkes. Forskere har målt denne svækkelse direkte med magnetiske observatorier og satellitter i de sidste 160 år. Om marken vaklede før det er lidt grumset, ligesom det vil gøre næste. Det magnetiske felt er i øjeblikket ca. 80% dipolært, sagde Tarduno. Det betyder, at det fungerer mest som en stangmagnet. Hvis du kunne placere jernfilinger rundt om planeten (og fjerne påvirkningen af solen, der sprøjter en konstant strøm af ladede partikler kaldet solvinden mod Jorden, der sprænger magnetfeltet rundt som langt hår i en leg), er det resulterende magnetfelt linjer viser et klart nord og syd. Men 20% af marken er ikke-dipolær, hvilket betyder, at det er mere kompliceret; der er lokale variationer.
Tidligere har magnetfeltet vendt og byttet nord og syd. Den sidste af disse vendinger skete for 780.000 år siden, omkring æraen af Homo erectus. Forværring af marken har typisk været forud for disse flips, der rejser spørgsmål om, hvorvidt en anden flip-flop er forestående. Men marken svækkes også til tider og styrker derefter igen uden at vende, et fænomen kaldet en udflugt.
Tarduno og hans team har fundet, at en underlig hvirvel i kernen under Sydafrika muligvis bidrager til noget af denne svaghed. Denne hvirvel ser ud til at forårsage den sydatlantiske anomali, et kendt svagt sted i marken, der strækker sig fra cirka 300 mil øst for Brasilien over store dele af Sydamerika. I dette område dyppes ladede partikler fra solvinden tættere end normalt på Jorden. Den sydatlantiske anomali er ikke særlig synlig på jorden. Men jordbundne satellitter støder på mere ødelæggende solpartikler der, og astronauter, der har rejst gennem regionen på Den Internationale Rumstation, har rapporteret, at stjerneskuddets visuelle fænomener antages at være forårsaget af relativt høje niveauer af stråling på niveauet med lav jordskreds der .
En feltfri jord
Tarduno og hans team har mistanke om, at variationen i mantelen under Sydafrika muligvis har været udløsningsstedet for magnetfeltomvendinger i fortiden. Den gode nyhed er, at selvom marken svækkes eller forbereder sig på at vende, vil den ikke forsvinde; der er ingen bevis for, at magnetfeltet nogensinde er forsvundet helt under en vending.
Selv hvis feltet vendes, "vil vi stadig have noget magnetfelt til stede; det vil bare være et meget svagt magnetfelt," sagde Tarduno.
Hvordan ser denne verden med et minimalt magnetfelt ud? Din kompas ville ikke fungere for en ting. "Det vil bare pege mod det højeste magnetfelt," sagde Tarduno. "Det kunne være meget tæt på dig; det kunne være meget langt væk."
Nord- og sydlyset ville være synlige fra nedre breddegrader, fordi disse farverige viser er resultatet af samspillet mellem ladede partikler kastet fra solen i solvinden og Jordens magnetosfære. I øjeblikket vises disse auroras nær polerne, efter Jordens stort set nord-syd magnetiske feltlinjer, men et svagere felt ville give partiklerne mulighed for at trænge ind i Jordens atmosfære og lyser himlen tættere på ækvator.
Forholdene i det sydatlantiske anomali for satellitter kan blive almindelige over hele kloden, hvilket ville forårsage tekniske fejl. Solpartikler kan pinge elektronik, forstyrre hukommelsesbits i det, der kaldes forstyrrelser af en enkelt hændelse, eller SEU'er. Når solpartikler interagerer med det ladede lag af Jordas atmosfære, der kaldes ionosfæren, slår de også elektroner fri for deres molekylbaner. Disse frie elektroner interfererer derefter med transmission af højfrekvente radiobølger, der bruges til kommunikation.
Interaktion mellem solvinden og Jordens atmosfære kan også nedbryde ozonlaget over tid, sagde Tarduno, hvilket ville øge menneskehedens kollektive eksponering for ultraviolet stråling og øge risikoen for hudkræft.
”Selvom det sandsynligvis ikke ville være fuldstændig katastrofalt for livet, ville der være en meget højere stråledosis på jorden uden et magnetfelt,” sagde Martin Archer, en fysik, der har plasmaplasma ved Queen Mary University of London.
Der er lidt bevis for, at variationer af magnetfelt i fortiden har påvirket livet på Jorden. Stadigvis har magnetfeltet utvivlsomt formet Jordoverfladen, hvilket har medvirket til at forhindre planetens skrøbelige atmosfære i at blive sprængt ud i rummet af den ubarmhjertige kraft fra solvinden, fortalte Archer til Live Science.
Et magnetfelt er ikke afgørende for at have en atmosfære - Venus har intet magnetfelt og har en massiv, hvis uvelkomment atmosfære, men det fungerer bestemt som et ekstra beskyttende lag. Mars, der plejede at have et magnetfelt, men mistede det for omkring 4 milliarder år siden, har fået sin atmosfære næsten helt fjernet. Og hvis der var en måde at give månen en jordlignende atmosfære, ville solvinden vittne den til intet på blot et århundrede, sagde Archer.
