Planetens magnetfelt som strekker seg fra jorden som usynlig spaghetti. Dette feltet ble opprettet av jordens kjerne og er viktig for hverdagen: Det beskytter planeten mot solpartikler, det gir et grunnlag for navigasjon og det kan ha spilt en viktig rolle i utviklingen av livet på jorden.
Men hva ville skje hvis jordas magnetfelt forsvant i morgen? Et større antall ladede solpartikler ville bombardere planeten, sette strømnett og satellitter på fritz og øke menneskelig eksponering for høyere nivåer av kreftfremkallende ultrafiolett stråling. Med andre ord ville et manglende magnetfelt få konsekvenser som ville være problematiske, men ikke nødvendigvis apokalyptiske, i det minste på kort sikt.
Og det er gode nyheter, fordi det i mer enn et århundre har blitt svekket. Selv nå er det spesielt spinkle steder, som South Atlantic Anomaly på den sørlige halvkule, som skaper tekniske problemer for satellitter med lav bane rundt.
Den første tingen å forstå om magnetfeltet er at selv om det svekkes, vil det ikke forsvinne - i det minste ikke i milliarder av år. Jorden skylder sitt magnetiske felt til sin smeltede ytre kjerne, som er laget hovedsakelig av jern og nikkel. Den kvisende ytre kjernen drives av konveksjon av varme som frigjøres når den indre kjernen vokser og stivner, sa John Tarduno, en geofysiker ved University of Rochester. (Den indre kjernen vokser med omtrent en millimeter per år.)
Denne magnetfeltmotoren, kjent som en dynamo, har tullet med i flere milliarder år. Forskere tror at den nåværende kjerneordningen kan ha slått seg på plass for rundt 1,5 milliarder år siden, ifølge 2015-forskning som fant et sprang i magnetfeltets styrke rundt den gang. Men Tarduno og teamet hans har funnet bevis for et magnetfelt på jorden i planetens eldste mineraler, zirkoner, som stammer fra 4,2 milliarder år tilbake, og antyder at aktivitet i kjernen har skapt magnetisme i veldig lang tid.
Det er ikke klart hvorfor dynamoen kom i gang, sa Tarduno til Live Science, selv om det er mulig at den enorme planetariske påvirkningen som skapte månen, kan ha vært nøkkeldriveren. Denne påvirkningen, som skjedde kanskje 100 millioner år etter at Jorden kom sammen, kunne ha ristet opp enhver lagdeling eller lagdeling av materialer i jordens kjerne: Se for deg å riste opp en flaske olje og vann i planetskala. Denne forstyrrelsen kunne ha fremmet konveksjonen som fremdeles driver Jordens dynamo i dag.
Etter hvert vil den indre kjernen sannsynligvis bli stor nok til at konveksjonen i den ytre kjernen ikke lenger er effektiv, og magnetfeltet vil svikte. Men det scenariet er så langt unna at det ikke er verdt å miste mye søvn.
"Vi snakker milliarder av år," sa Tarduno.
Svekkende magnetfelt
Mye mer relevant for menneskers liv er at magnetfeltet svekkes. Forskere har målt denne svekkelsen direkte med magnetiske observatorier og satellitter de siste 160 årene. Hvorvidt feltet vaklet før det er litt grøssere, og det er hva det vil gjøre videre. Magnetfeltet er for tiden omtrent 80% dipolært, sa Tarduno. Det betyr at den fungerer mest som en stangmagnet. Hvis du kunne plassere jernfilinger rundt planeten (og fjerne påvirkningen fra solen, som skyter en konstant strøm av ladde partikler som kalles solvinden mot Jorden, og blåser magnetfeltet rundt som langt hår i en lek), vil det resulterende magnetfeltet linjer skulle vise et tydelig nord og sør. Men 20% av feltet er ikke-dipolar, noe som betyr at det er mer komplisert; det er lokale variasjoner.
I det siste har magnetfeltet vendt og byttet nord og sør. Den siste av disse reverseringene skjedde for 780 000 år siden, rundt æra av Homo erectus. Svekkelse av feltet har typisk gått foran disse vippene, og reist spørsmål om hvorvidt en annen vipps er nært forestående. Men feltet svekkes også til tider og styrker seg deretter igjen uten å snu, et fenomen som kalles en utflukt.
Tarduno og teamet hans har funnet ut at en merkelig virvel i kjernen under Sør-Afrika kan bidra til noe av denne svakheten. Denne virvelen ser ut til å forårsake South Atlantic Anomaly, en kjent svak flekk i åkeren som strekker seg fra rundt 300 mil øst for Brasil over store deler av Sør-Amerika. I dette området dyppes ladede partikler fra solvinden nærmere enn vanlig Jorden. South Atlantic Anomaly er ikke spesielt merkbar på bakken. Men jorden som går i bane rundt satellitter møter mer skadelige solpartikler der, og astronauter som har reist gjennom regionen på den internasjonale romstasjonen har rapportert om stjerneskudd-visuelle fenomener som antas å være forårsaket av relativt høye nivåer av stråling på nivå med lav jordbane der .
En feltfri jord
Tarduno og teamet hans mistenker at variasjonen i mantelen under Sør-Afrika kan ha vært triggerpunktet for magnetfelt reversering i fortiden. Den gode nyheten er at selv om feltet svekkes, eller forbereder seg på å snu, vil det ikke forsvinne; Det er ingen bevis for at magnetfeltet noensinne har forsvunnet helt under en reversering.
Selv om feltet snur, "vil vi fremdeles ha noe magnetfelt til stede; det vil bare være et veldig svakt magnetfelt," sa Tarduno.
Hvordan vil denne verden med et minimalt magnetfelt se ut? Vel, kompasset ditt ville ikke fungert, for en ting. "Det vil bare peke mot det høyeste magnetfeltet," sa Tarduno. "Det kan være veldig nær deg; det kan være veldig langt unna."
Nord- og sørlyset ville være synlig fra lavere breddegrader, fordi disse fargerike viser er et resultat av samspillet mellom ladde partikler som kastet fra solen i solvinden og jordas magnetosfære. For øyeblikket vises disse aurorasene i nærheten av polene, etter jordas stort sett nord-sør magnetiske feltlinjer, men et svakere felt vil tillate partiklene å trenge gjennom jordens atmosfære og lyse opp himmelen nærmere ekvator.
Forholdene i South Atlantic Anomaly for satellitter kan bli vanlige over hele kloden, noe som vil føre til tekniske feil. Solpartikler kan pinge elektronikk, forstyrre hukommelsesbiter i det som kalles forstyrrelser av en enkelt hendelse, eller SEU-er. Når solpartikler interagerer med det ladede laget av jordas atmosfære som kalles ionosfæren, slipper de også elektroner fri fra sine molekylære baner. Disse frie elektronene forstyrrer deretter overføringen av høyfrekvente radiobølger som brukes til kommunikasjon.
Interaksjoner mellom solvinden og jordens atmosfære kan også bryte ned ozonlaget over tid, sa Tarduno, noe som ville øke menneskehetens kollektive eksponering for ultrafiolett stråling og øke risikoen for hudkreft.
"Selv om det antagelig ikke ville være helt katastrofalt for livet, ville det være en mye høyere stråledosering på bakken uten magnetfelt," sier Martin Archer, en fysikus i romplasmafysiologen ved Queen Mary University i London.
Det er lite som tyder på at variasjoner i magnetfelt fra tidligere har påvirket livet på jorden. Fortsatt har magnetfeltet utvilsomt formet jordoverflaten, noe som har bidratt til å forhindre at planetens skjøre atmosfære blir blåst ut i verdensrommet av den nådeløse kraften fra solvinden, fortalte Archer til Live Science.
Et magnetfelt er ikke avgjørende for å ha en atmosfære - Venus har ikke noe magnetfelt og har en massiv, om ikke velkomment atmosfære, men det fungerer absolutt som et ekstra beskyttende lag. Mars, som pleide å ha et magnetfelt, men mistet det for rundt 4 milliarder år siden, har fått atmosfæren nesten fullstendig fjernet. Og hvis det var en måte å gi månen en jordlignende atmosfære, ville solvinden pisket den til ingenting på bare et århundre, sa Archer.
