آیا باز هم زمان وارونگی قطب‌های مغناطیسی زمین فرا رسیده است؟

دانشمندان می‌گویند عامل ایجاد میدان مغناطیسی زمین جریان پیچیده مواد فلزی مذاب در هسته بیرونی سیاره زمین است. جریان این ماده هم تحت تاثیر چرخش زمین و هم تحت تاثیر هسته آهنی جامدی است که سبب ایجاد میدان مغناطیسی دوقطبی می‌شود که محور آن با محور چرخش سیاره به دور خودش تقریبا همسو است.

در ترکیب شیمیایی سنگ‌های باستانی زمین سرنخ‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی زمین پدیده‌ای پویا و در حال تغییر است.

ذرات آهن ماگمای زمین (مواد مذاب زیر پوسته جامد زمین)، که سرشار از مواد معدنی حاوی آهن است، هنگام خنک شدن، با خطوط مغناطیسی زمین هم‌راستا می‌شود، درست همان‌طور که سوزن قطب‌نما به سمت شمال در قطب جاذبه کشیده می‌شود.

 میدان‌های ژئومغناطیسی باستانی ثبت‌شده در سنگ‌ها موضوع رشته‌ای به نام «پالئومگنتیسم» (دیرینه مغناطیس‌شناسی) است. در پژوهش‌های پالئومگنتیسم نشان داده شده است که میدان مغناطیسی زمین در گذشته زمین‌شناسی بارها تغییر کرده و حتی قطب‌های آن وارونه شده است. اما به‌راستی چرا؟ چه چیزی سبب چرخش جهت قطب‌های مغناطیسی زمین می‌شود؟

میدان مغناطیسی زمین در مقیاس‌های زمانی بسیار کوتاه و بسیار طولانی از میلی‌ثانیه تا میلیون‌ها سال متغیر است. برهم‌کنش میدان مغناطیسی زمین با ذرات باردار موجود در فضا می‌تواند این میدان را در مقیاس‌های زمانی کوتاه تغییر دهد، در حالی که اختلال‌های میدان مغناطیسی در مقیاس‌های زمانی طولانی‌تر ناشی از فرایندهای داخلی در هسته مذاب بیرونی زمین است.

لئوناردو سانیوتی، ژئوفیزیکدان، در گفت‌وگو با اسپیس می‌گوید تغییرات پایدار و درازمدت میدان مغناطیسی زمین ناشی از اثر انتقال حرارت فرارفت (افقی) میدان مغناطیسی است که به‌علت جریان سیال در هسته بیرونی و پراکندگی میدان مغناطیسی در هسته و گوشته رخ می‌دهد.
 

نوسان‌های میدان مغناطیسی ناشی از جابه‌جایی مواد فلزی در هسته بیرونی سبب وارونگی کامل قطب‌های میدان مغناطیسی در گذشته زمین شده است. بررسی‌های پالئومگنتیسم، که حالت‌های پیشین میدان مغناطیسی را مطالعه می‌کند، تا کنون نشان داده‌ است که دو حالت ممکن از قطبی بودن وجود دارد. یکی حالت «عادی» کنونی است که شکل آشنای آن، یعنی خطوط نیروی میدان مغناطیسی در نیمکره شمالی و نیمکره جنوبی که همه می‌شناسیم. حالت دیگر قطب‌های وارونه یا معکوس است که به گفته دانشمندان، این حالت نیز به همان اندازه محتمل و پایدار است.

مطالعات پالئومگنتیسم نشان می‌دهد که وارونگی قطبی میدان مغناطیسی زمین دوره‌ای و پیش‌بینی‌شدنی نیست. این پدیده تا حد زیادی به‌علت نحوه عمل سازوکارهایی رخ می‌دهد که عامل بروز این پدیده‌اند.

جریان سیال فلزی (اغلب آهن مذاب) در هسته بیرونی زمین آشفته و متلاطم است. وارونگی قطبی در دوره‌هایی با شدت کم میدان مغناطیسی زمین رخ می‌دهد که طی آن، شدت دوقطبی بودن بسیار کاهش می‌یابد و ساختار میدان مغناطیسی ناپایدار است. به گفته دانشمندان، دوره ناپایدار وارونگی قطبی از نظر زمین‌شناسی لحظه‌ای رخ می‌دهد و عمر آن ممکن است تا چند هزار سال باشد.

اثر وارونگی قطب‌های مغناطیسی بر زندگی روی زمین چیست؟

میدان مغناطیسی در معرض معکوس شدن حالتی است که شدت میدان کاهش می‌یابد و در نتیجه، جو (اتمسفر) زمین بیشتر در معرض بادهای خورشیدی و پرتوهای کیهانی به‌شکل ذرات باردار قرار می‌گیرد.

در یک بررسی اخیر دیده شد که در زمان رخ دادن پدیده لاشان با شدت میدان مغناطیسی کم، که ۴۱ هزار سال پیش رخ داد، شار پرتوهای کیهانی که به جو زمین می‌رسید تا سه برابر مقدار امروزی آن شد. دانشمندان می‌گویند رویداد لاشان در آن زمان حدود ۸۰۰ سال ادامه داشته است.

در حال حاضر، شواهد شایان توجهی در مورد رابطه میان انقراض جمعی حیات بر روی زمین و وارونگی قطبی میدان مغناطیسی زمین وجود ندارد. اثبات ارتباط بین میزان و آهنگ انقراض و گونه‌زایی با دوره‌های کاهش شدت میدان مغناطیسی نیز، به‌دلیل ابهام و عدم قطعیت در زمان‌بندی شناخته‌شده وقوع این وارونگی‌های مغناطیسی، دشوار است.

افزون بر این، وارونگی‌ مغناطیسی اغلب در مقیاس‌های زمانی طولانی زمین‌شناختی رخ می‌دهد. این پدیده چند صد بار در ۱۶۰ میلیون سال گذشته اتفاق افتاده‌ است. این در حالی است که انقراض جمعی ثبت‌شده هر صد میلیون سال یا بیشتر روی داده است.

تا جایی که به تمدن بشر مربوط می‌شود، نه تغییر قطب‌های مغناطیسی، بلکه دوره‌های ناشی از کاهش شدت میدان مغناطیسی زمین است که نگران‌کننده است.

جهان امروزی وابستگی فزاینده‌ای به فناوری پیشرفته دارد و دولت‌ها و سازمان‌های بین‌المللی باید توجه جدی به اثرات کاهش شدت میدان مغناطیسی داشته باشند.

به گفته دانشمندان، این تغییرات سبب افزایش چشمگیر میزان نفوذ ذرات باردار به مگنتوسفر در ارتفاع‌های نزدیک‌ به سطح زمین خواهد شد و پیامدهای مهمی برای دنیای فناوری‌محور ما خواهد داشت.

دانشمندان می‌گویند سیاره و تمدن ما بر روی زمین در معرض این خطرها قرار دارد و این تغییرات ممکن است اثرات مهمی بر جامعه، تجارت، امنیت، ارتباطات، زیرساخت‌های برق، ماهواره‌ها، و زندگی انسان داشته باشد. متاسفانه، ماهیت پراکنده این تغییرات مغناطیسی و وارونگی قطب‌های مغناطیسی سبب می‌شود که نتوان زمان دقیق وقوع آن‌ها را پیش‌بینی کرد. به عبارت دیگر، تنها چیزی که می‌دانیم این است که این اتفاق خواهد افتاد، اما درباره زمان وقوع آن چیزی نمی‌توان گفت.