در اعماق اقیانوس آرام، اتفاقی عجیب درون زمین رخ داده است.
جریان عظیمی از آهن مایع که سالها در یک جهت حرکت میکرد، ناگهان در سال ۲۰۱۰ مسیر خود را تغییر داد. دانشمندان انتظار چنین چیزی را نداشتند.
شگفتانگیزتر اینکه پژوهشگران تنها به کمک ماهوارههایی که صدها کیلومتر بالاتر از سطح زمین در مدار قرار دارند، توانستند ابعاد واقعی این تغییر را کشف کنند.
نقش میدان مغناطیسی زمین در محافظت از سیاره
این کشف، نگاه تازهای به یکی از ناشناختهترین بخشهای سیاره ما ارائه میدهد؛ هسته بیرونی چرخان زمین که میدان مغناطیسی سیاره را تولید میکند.
میدان مغناطیسی زمین بسیار مهمتر از چیزی است که بیشتر مردم تصور میکنند. این میدان، زمین را در برابر ذرات باردار خطرناکی که از خورشید میآیند محافظت میکند.
بدون این سپر مغناطیسی، ماهوارهها، شبکههای برق، فضاپیماها، حتی بخشهایی از جو زمین در معرض آسیبهای شدید ناشی از تابش خورشیدی قرار میگرفتند.
اکنون پژوهشگران نشانههایی مشاهده کردهاند که نشان میدهد اعماق زمین ممکن است فعالتر، غیرقابل پیشبینیتر از تصور قبلی باشد.
تغییر ناگهانی در هسته زمین زیر اقیانوس آرام
هسته بیرونی زمین حدود ۲۲۰۰ کیلومتر زیر سطح سیاره قرار دارد. این بخش عمدتاً از آهن، نیکل مذاب تشکیل شده است. حرکت این فلز فوقالعاده داغ، میدان ژئومغناطیسی اطراف زمین را ایجاد میکند.
برای دههها دانشمندان تصور میکردند جریانهای بزرگمقیاس در هسته بیرونی بهصورت مداوم به سمت غرب حرکت میکنند. اما همهچیز تغییر کرد.
مطالعهای جدید نشان داده منطقه وسیعی از سیال غنی از آهن در زیر اقیانوس آرام استوایی، در سال ۲۰۱۰ از حرکت ضعیف به سمت غرب، به حرکت قدرتمند به سمت شرق تغییر جهت داده است.
پژوهشگران دادههای جمعآوریشده بین سالهای ۱۹۹۷ تا ۲۰۲۵ را از طریق ماهوارهها، مشاهدات زمینی بررسی کردند.
این مطالعه تحت هدایت «فردریک دال مدسن» از دانشکده علوم زمین دانشگاه ادینبرو انجام شده است.
تیم او از دادههای مأموریتهای Swarm ،CryoSat متعلق به آژانس فضایی اروپا، همچنین دادههای مأموریت CHAMP آلمان، مأموریت Ørsted دانمارک استفاده کرد.
فعالیتهای عمیق درون زمین دانشمندان را شگفتزده کرد
این تغییر آنقدر چشمگیر بود که فرضیات قدیمی درباره رفتار هسته زمین را به چالش کشید.
مدسن گفت:
«وارونگی جریان بزرگمقیاس زیر اقیانوس آرام، پرسشهای تازهای درباره رفتار اعماق زمین ایجاد میکند.»
«دانشمندان اکنون میخواهند بدانند آیا این تغییر جهت تنها یک نوسان کوتاهمدت بوده، بخشی از یک چرخه تکرارشونده است یا یک تعادل پایدار جدید برای گردش هسته زمین محسوب میشود.»
او تأکید کرد ادامه پایشها برای درک روند آینده این جریان ضروری خواهد بود.
ماهوارهها چگونه راز هسته زمین را آشکار کردند؟
مشاهده مستقیم هسته زمین ممکن نیست. دمای آن احتمالاً با سطح خورشید برابری میکند، فشار موجود نیز فوقالعاده شدید است.
به همین دلیل دانشمندان تغییرات بسیار ظریف میدان مغناطیسی زمین را مطالعه میکنند تا بفهمند در اعماق چه میگذرد. در اینجا نقش ماهوارهها حیاتی شد.
آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۱۳ سه ماهواره Swarm را به فضا پرتاب کرد. هرکدام از این ماهوارهها به مغناطیسسنجهای فوقالعاده حساسی مجهز هستند که میتوانند کوچکترین تغییرات میدان مغناطیسی را با دقت بالا اندازهگیری کنند.
این ماهوارهها در آرایشهای هماهنگ به دور زمین میچرخند تا پژوهشگران بتوانند سیگنالهای مغناطیسی هسته زمین را از نویزهای ناشی از پوسته زمین، اقیانوسها، جو، آبوهوای فضایی جدا کنند.
ارتباط تغییر میدان مغناطیسی با وارونگی هسته زمین
دادههای ماهوارهای ساختارهای جریانی با تغییرات سریع، شتابهایی شبیه موج را آشکار کردند که در دادههای قدیمی پنهان مانده بودند.
دانشمندان همچنین این وارونگی در اقیانوس آرام را به رویدادی ژئومغناطیسی به نام «جهش ژئومغناطیسی ۲۰۱۷» مرتبط دانستند؛ تغییری ناگهانی در رفتار میدان مغناطیسی زمین.
«آنیا استرومه» مدیر این پروژه گفت:
«اگرچه مأموریت Swarm پس از رویداد بزرگ سال ۲۰۱۰ آغاز شد، اما دادههای بسیار دقیقی فراهم کرده که اطلاعات ارزشمندی درباره درون زمین در سالهای بعد ارائه میدهد.»
«مهمتر اینکه Swarm پوشش جهانی مداومی در بازه زمانی طولانی فراهم میکند. این موضوع به دانشمندان اجازه میدهد تحول دینامیک هسته زمین را در طول زمان دنبال کنند، نه اینکه تنها به رصدخانههای مغناطیسی زمینی وابسته باشند.»
استرومه توضیح داد اندازهگیریهای بلندمدت مغناطیسی ماهوارهای به پژوهشگران کمک میکند تغییرات ژئودینامو را تقریباً بهصورت لحظهای دنبال کنند، مدلهای تحول میدان مغناطیسی زمین را بهبود دهند.
او افزود:
«مشاهدات آینده از مأموریتهایی مانند Swarm نقش بسیار مهمی خواهند داشت.»
تغییرات عمیقتر در ساختار داخلی زمین
بهنظر میرسد این وارونگی بهتنهایی رخ نداده است.
مدسن توضیح داد:
«افزایش جریان قدرتمند شرقی در اقیانوس آرام همزمان با تغییر رفتار هسته داخلی زمین بوده است؛ تغییری که از طریق دادههای ژئودزی، لرزهشناسی استنباط شده است. ما فرض میکنیم این تغییرات در اعماق زمین با تغییرات جریان زیر اقیانوس آرام مرتبط هستند.»
دانشمندان هنوز نمیدانند این وارونگی تنها یک نوسان موقت است یا بخشی از چرخهای طبیعی و بلندمدت.
آخرین دادهها نشان میدهند جریان شرقی پس از رسیدن به اوج خود در چند سال گذشته، از سال ۲۰۲۰ ضعیفتر شده است.
این احتمال را مطرح میکند که شاید این رویداد دوباره تغییر جهت دهد.
پیامدهای گسترده تغییرات هسته زمین
این حرکات عمیق زیرزمینی مستقیماً برای انسانها خطرناک نیستند. کسی آنها را احساس نخواهد کرد. این پدیدهها ارتباطی با زمینلرزهها یا تغییرات اقلیمی ندارند.
اما تغییرات میدان مغناطیسی زمین میتوانند روی فناوریهای مدرن اثر بگذارند.
سامانههای ناوبری هواپیماها، ارتباطات ماهوارهای، عملیات فضاپیماها، مدلهای پیشبینی آبوهوای فضایی همگی به دادههای دقیق میدان مغناطیسی وابسته هستند.
حتی تغییرات کوچک نیز اهمیت دارند، زیرا میدان مغناطیسی زمین دائماً در حال تغییر است.
«الیزابتا یورفیدا» دانشمند مأموریت Swarm در آژانس فضایی اروپا گفت این مطالعه نشان میدهد تغییرات منطقهای میتوانند تنها در یک دهه بهسرعت شکل بگیرند.
«این یافتهها همچنین میتوانند به دانشمندان کمک کنند تعاملات احتمالی میان هسته بیرونی، هسته داخلی، گوشته پایینی زمین را بهتر بررسی کنند. این موضوع درک عمیقتری از مرز هسته-گوشته فراهم میکند که ناحیهای حیاتی برای دینامیک اعماق زمین است.»
نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Studies of Earth’s Deep Interior منتشر شده است.
جمعبندی
کشف تغییر ناگهانی جهت جریان آهن مذاب در هسته زمین، نشان میدهد اعماق سیاره ما بسیار پیچیدهتر، پویاتر از تصورات قبلی هستند. این تغییرات میتوانند در آینده درک ما از میدان مغناطیسی زمین، عملکرد درونی سیاره را متحول کنند.
برای خواندن تازهترین اخبار علمی، فضایی، فناوریهای شگفتانگیز جهان، مجله اینترنتی ما را دنبال کنید.
