آثار وارونگی احتمالی قطب‌های مغناطیسی زمین
موبنا – قطب‌های مغناطیسی شمال و جنوب زمین در حال جابجایی هستند. آخرین باری که جابجایی جزئی داشتند تقریبا بیش از ۴۰ هزار سال پیش در رویدادی موسوم به “لاشامپ”(Laschamp) رخ داده بود.
آیا نوع بشر می‌تواند از وارونگی قطب‌های مغناطیسی جان سالم به در ببرد؟
میدان مغناطیسی زمین در حال نمایش نشانه‌هایی از تغییر در حد ۵ درصد در هر قرن است. طبق گفته دانشمندان دانشگاه “لیدز”(leeds) ممکن است طی ۲۰۰۰ سال آتی به طور کامل وارونه شود.
این اتفاق برای قطب‌های مغناطیسی شمال و جنوب زمین عادی است، چرا که در طول دوره تاریخ چندین بار این اتفاق رخ داده است.
طی ۲۰ میلیون سال گذشته، الگوی انحراف قطبی هر ۲۰۰ تا ۳۰۰ هزار سال اتفاق افتاده است. براساس تحقیقات پالئومغناطیس(دیرینه‌مغناطیس‌شناسی)، آخرین بار که یک وارونگی کامل انجام شده، تقریبا ۷۸۰ هزار سال پیش بوده است.
“دیرینه‌مغناطیس‌شناسی” پژوهش و بررسی آثار به‌جا مانده در میدان‌های مغناطیسی زمین درون سنگ‌ها، رسوبات یا یافته‌های دیگر باستان‌شناسی است.
در حین جابجایی‌ها، قطب‌ها گاهی اوقات تلاش می‌کنند جابجا شوند و سپس به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردند.
آژانس فضایی اروپا اعلام کرده است که قطب‌های زمین برای یک حرکت آماده می‌شوند و تاثیرات ناشی از آن می‌تواند ویرانگر باشد.
سالانه قطب‌ها در حدود ۲۰ کیلومتر به طرف غرب جابجا می‌شود. در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلی‌متر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می‌پیماید.
زمین‌فیزیکدانان در مقیاس گسترده‌تر با بررسی مغناطیس‌هایی که در گدازه‌های منجمد باستانی محبوس شده‌اند، رد پای میدان مغناطیسی زمین را ۳۰ تا ۵۰ میلیون سال گذشته دنبال کرده‌اند.
همچنان که سنگ‌ها گداخته می‌شوند، اتم‌های فلز موجود در آنها تمایل می‌یابند با راستای میدان مغناطیسی آن دوره هم راستا شوند. این مدارک نشان می‌دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله‌های زمانی نامعین از ۳۰ هزار سال گذشته تا یک میلیون سال وارونه شده است.
میدان از این رو به آن رو می‌شود. یعنی در مدت نزدیک به ۱۰۰ هزار سال ضعیف می‌شود و سپس در جهت دیگر افزایش می‌یابد.
ما از قطب‌های جغرافیایی شمال و جنوب زمین آگاهی داریم. اما دو قطب دیگر خارج از آنها هستند که به عنوان قطب زمین‌شناسی زمین شناخته می‌شوند.
میدان‌های مغناطیسی از دوقطبی‌های مغناطیسی ایجاد می‌شوند که از جریان مغناطیسی فلز گداخته در عمق هسته زمین، جریان دارد.
این میدان‌ها بیش از ۱۰ برابر شعاع زمین یا ۶۳.۷ میلیون متر به طرف فضا و به سمت خورشید می‌روند و تمام مسیر را تا مدار ماه در فاصله ۳۸۴.۴ میلیون متری گسترش می‌یابد.
براساس اطلاعات آژانس فضایی اروپا؛ بیشتر این میدان از عمق بیش از ۳۰۰۰ کیلومتر از حرکت فلز گداخته در هسته بیرونی نیرو می‌گیرد. شش درصد باقیمانده نیز به علت جریان الکتریکی در فضای اطراف زمین و سنگ‌های مغناطیسی در لیتوسفر فوقانی جریان دارند.
میدان‌های مغناطیسی سیاره زمین را از ذرات تحریک شده، تابش‌های خورشیدی و کیهانی محافظت می‌کند.
به عنوان مثال، اشعه ماوراء بنفش از لایه اوزون و اشعه خورشیدی از خورشید، مستقیما به ما نمی‌رسد، زیرا میدان‌های مغناطیسی زمین آنها را منحرف و مجبور می‌کنند که به دور زمین تغییر مسیر دهند.
بسته به اینکه قطب‌های مغناطیسی در طول زمان چگونه قدرت خود را افزایش یا از دست می‌دهند، همیشه یک جابجایی اتفاق می‌افتد.
براساس اطلاعات و تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره سه‌گانه “سوارم”(Swarm) متعلق به آژانس فضایی اروپا، قطب مغناطیسی شمال متلاطم است و غیرقابل پیش‌بینی شده است.
ماهواره‌های Swarm در سال ۲۰۱۴ شروع به نظارت و بررسی سخت‌ترین لایه‌های میدان‌های مغناطیسی زمین کردند.
در ۵۰ سال گذشته، قطب مغناطیسی شمال تغییر یافته و باعث شده که ذرات باردار از خورشید و فضای بین ستاره‌ای به ماهواره‌هایی که درست بالای اقیانوس اطلس قرار دارند، صدمه بزنند.
در حالیکه وارونگی کامل به این زودی‌ها اتفاق نمی‌افتد، وقوع آن می‌تواند منجر به نتایجی ویرانگر شود و حتی می‌تواند بخش‌هایی از زمین را غیرقابل سکونت کند.
هنگامی که قطب‌ها جابجا می‌شوند و یا حداقل برای این کار تلاش می‌کنند، توانایی محافظتی طبیعی سپرهای محافظ حداقل ۱۰ برابر تضعیف می‌شود و سطح اشعه‌های افزایش یافته و به سطح زمین می‌رسد.
ذرات تحریک شده همچنین می‌توانند ماهواره‌ها، حمل و نقل هوایی و زیرساخت‌های برقی زمین را مختل کنند.
یک میدان مغناطیسی ضعیف احتمالا بر ماهواره‌های در حال چرخش نیز تاثیر می‌گذارد.
فرآیند وارونگی همچنین می‌تواند کل سیاره را قرن‌ها در معرض تابش‌های مضر قرار دهد.
دانشمندان تلاش کرده‌اند ارتباط وارونگی‌های قبلی را با انقراض‌های دسته‌جمعی گونه‌های روی زمین پیدا کنند.
بسیاری از زمین‌شناسان که درباره علت وارونه شدن‌ها بررسی می‌کنند، اکنون معتقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می‌سنجیم (آنقدر ضعیف که فلزربای نعلی شکل اسباب بازی هم ۱۰۰ برابر از آن نیرومندتر است) تنها مشتی از خروار است.
بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته فلزی و نیکلی آن صورت می‌گیرد. بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می‌شود. در نتیجه بطور مستقیم از هسته نمی‌گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می‌شود تا مانند دسته‌ای از کش‌های محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد.
بنابراین نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می‌آید حلقه‌های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می‌راند که از اینجا به فضا امتداد می‌یابند و تشکیل میدان آشنایی را می‌دهد که می‌سنجیم.
سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می‌روند و سخت دور هسته پیچیده می‌شوند، بدین ترتیب میدان خود را نگه می‌دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود، چنین استدلال می‌شود که طبیعت غیرقابل پیش‌بینی جریان همرفتی که نقش دارد، اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره‌های میدان که به سطح می‌رانند در جهت مخالف حلقه می‌زنند.
احتمال دیگر آن است که این وارونه شدن‌ها به هیچ وجه تصادفی نیست و اگر اطلاعات کافی داشتیم می‌توانستیم آنها را پیش‌گویی کنیم و شاید برهم کنش‌های الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده‌اند که وارونگی تصادفی به نظر می‌رسد.
در دیرینه‌مغناطیس‌شناسی برخی مواد معدنی در سنگ‌ها اطلاعات ارزشمندی از جهت و شدت میدان مغناطیسی زمانی که آنها تشکیل می‌شده‌اند را در خود ثبت کرده‌اند. جمع‌آوری و ثبت و به هم پیوستن این اطلاعات در مورد چگونگی رفتار میدان مغناطیسی زمین در گذشته و محل‌های زمین‌ساخت‌های صفحه‌ای(صفحات تکتونیکی) و شدت میدان مغناطیسی در آن زمان حقایق زیادی را برای دیرینه‌شناسان آشکار می‌کند.
اطلاعات وارونه شدن‌های میدان مغناطیسی زمین همه در سنگ‌های آتشفشانی و رسوبی و رانش قاره‌ای ذخیره شده‌اند. این اطلاعات با مقیاس زمانی که به همراه دارند، ابزار مهمی برای دیرینه‌شناسان به شمار می‌روند.
دیرینه‌مغناطیس‌شناسان احیای فرضیه رانش قاره‌ای را در مسیر پیشرفت آن تئوری به سوی شناخت صفحه‌های تکتونیک زمین رهبری کردند. مسیرهای به ظاهر سرگردان قطبی، خود از اولین گواه‌های روشن ژئوفیزیکی برای رانش‌های قاره‌ای ارائه شدند؛ همان‌گونه که فلزهای گداخته جاری مغناطیسی دریایی همین کار را در مورد گسترش بستر اقیانوس‌ها انجام دادند.
دانش دیرینه مغناطیس‌شناسی همچنان به گسترش شناخت تاریخی تکتونیک صفحه‌ای در گذشته ادامه می‌دهد و این یافته‌ها در شناخت جنبش‌های زمین‌ساخت صفحه‌ای، یا “terranes” مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دیرینه‌مغناطیس‌شناسی همیشه به‌شدت بر تحولات جدید در شناخت ویژگی مغناطیسی سنگ، متکی بوده و به نوبه خود پایه و اساس بهره‌وری‌های جدیدی از خاصیت مغناطیسی را فراهم کرده است.
منبع: ایسنا