Küszöbön egy újabb pólusváltás?

2017. február 20. 00:02 - Arthur Arthurus

A Föld magja

Többet tudunk a Naprendszer legtávolabbi bolygóiról, mint arról, mi folyik a talpunk alatt. A Föld külső szemlélő számára egy nyugodt, változatlan kék üveggolyónak tűnik, ám a szép kéreg gyilkos belsőt rejt. A mag változásai pedig kihatnak az életünkre.

1997 januárjában kiderült, hogy a nem sokkal korábban a Hubble űrteleszkópba szerelt eszközök egyikével baj van. Amint a Hubble átlépte a brazil tengerpart vonalát, az elektronikájában hatalmas impulzuslöket keletkezett, ami kisüléssel, az eszközök, vagy akár az egész űrteleszkóp meghibásodásával járhatott volna. A Hubble többek között egy spektrométert és egy infravörös kamerát kapott, az új eszközök létrehozása, feljuttatása és beszerelése több, mint 54 milliárd forintba került, tehát a tét nagy volt. Nem csak anyagilag, szakmailag is, hiszen az ezeket tervező mérnökök karrierjét derékba törhette volna, ha meghibásodik egy olyan szerkezet, mint a Hubble. Felfigyeltek azonban arra, hogy a probléma az űrteleszkóp körpályája során sehol máshol nem keletkezik, csak ott, a brazil partok felett. A magyarázatot végül a Föld mélyén találták meg.

Hogy mi minden függ a bolygó magjától?
Az határozza meg a mágneses pólusokat, ami fontos mind az emberi, mind az állati navigációt tekintve (hajózás, állatok vándorlása). A magnetoszféra létrehozásával eltéríti a Napból érkező elektromosan töltött részecskéket, sőt, ha nem lenne a talpunk alatt nagyjából 3000 km-rel az a mag, ami van, nagy valószínűséggel élet sem lenne a bolygón.
A belső magból eredő hő a Föld forgásával együtt örvényeket hoz létre a folyékony fémben, ebből áll a külső mag, ez a mozgás generálja a Föld mágneses mezejét. A pólusok átlagosan 300 ezer évenként megcserélődnek, most egy szokatlanul hosszú periódusban élünk: nagyjából 800 ezer éve történt a legutóbbi pólusváltás. Ez a külső mag különféle örvényei, erőteljes mozgása miatt következik be, de hogy pontosan miért, az még vita tárgya. Több magkutató szerint a következő csere folyamata már elkezdődött. Számítógépes modellezések alapján a sarkok felcserélődése közben bárhol felbukkanhatnak új mágneses pólusok, amíg beállnak a "végső" helyükre, ez a helyzet pedig navigációs katasztrófához vezetne az élővilágban, és hiba állhat be a magnetoszféra nyújtotta védelemben is.

A Föld magja számokban


5500 °C
A mag hőmérséklete nagyjából annyi, mint a Nap felszínének hőmérséklete


15%
A Föld térfogatának ekkora részét képezi


30%
A Föld tömegének 30%-át adja


360 GPa
A nyomás a belső magban nagyjából 3,5 milliószor annyi, mint a Föld felszínén


2900 km
Ilyen mélyen kezdődik a folyékony külső mag


5000 km
A szilárd belső mag mélysége

A Föld magja régóta izgatja a tudósokat, de vizsgálata sok probléma ütközik. Az első, leküzdhetetlennek látszó probléma a közvetlen megfigyelés lehetetlensége. A szélsőségesen magas nyomás és hőmérséklet lehetetlenné teszi, hogy elutazzunk a Föld magjáig, vagy eszközöket küldjünk oda. Mára azonban a mag egyre több titkára derül fény, a leghasznosabb segítséget maga a bolygó adta, mégpedig a földrengések által. A szeizmológia az egyik legjobb mód, hogy tanulmányozzuk a Föld belsejét. A földrengések által okozott szeizmikus hullámok különbözőek: léteznek felszíni hullámok, amelyek a Föld felszínén haladnak, illetve mélységi hullámok, amelyek keresztülmennek a bolygó középpontján. A mélységi hullámok tanulmányozásával egyre többet tudhatunk a magról is, de még ezek között is többféle van. Az elsődleges (P) hullámok gyorsan haladnak, útjuk során összepréselik majd elengedik a részecskéket. A másodlagos (S) hullámok ezzel szemben haladási irányukra merőlegesen tolják a részecskéket, mintegy megtisztítva az utat maguk előtt. A S-hullámok a P-hullámokkal ellentétben kizárólag szilárd anyagokon keresztül haladnak, és persze mindkét hullám eltérő sebességgel mozog a különféle halmazállapotú anyagokban is. Viselkedésük és mozgásuk a fényhullámokéhoz hasonló, éppúgy vissza is verődnek. A leggyorsabb rengéshullám nagyjából 22 perc alatt jut el a Föld egyik pólusától a másikig. A hullámok útja alapján sikerült elkészíteni a bolygónk egyfajta röntgenképét, és fény derült egy furcsaságra: a rengéshullámok különböző sebességgel haladnak eltérő irányokba, észak-déli irányban pl. gyorsabbak, mint kelet-nyugati irányban. Ez azt sugallja, hogy a belső mag nem egy egyszerű fémgömb.

A Tokiói Egyetem professzora, Kei Hirose létrehozta a Föld magjának modelljét laboratóriumában. Ehhez nem kellett mást tennie, mint közel 5000 °C-os hőmérsékletet, és a felszínihez képest 3,5 milliószor nagyobb nyomást elérni, mindeközben egy vas-nikkel ötvözet testesíti meg a bolygónk magját. Egy korszerű röntgengép eközben figyeli a fém szerkezetében végbemenő változásokat. A nyomás létrehozására Hirose egy gyémántsatut alkalmazott, ami viszonylag simán ment, ám az extrém magas hőmérséklet elérése már nem ilyen egyszerű. Egy lézersugárral hevítette az ötvözetet, hogy elérje a kívánt hőfokot, ez pedig több, mint tíz évébe telt. Persze ez az állapot csak néhány percig maradt fent - ez alatt a néhány perc alatt azonban sikerült reprodukálni a Föld magjában található körülményeket. Az elkészült röntgenfelvételek nagymértékű változást mutattak ki a fém kristályszerkezetében, az egyik kísérlet során a kristályok ezerszeresükre nőttek, ám mégis stabilak maradtak. A következtetés az, hogy van egy belső mag, amelyben kevés, de nagy méretű, akár több tíz kilométeres kristályok vannak, ezek a kristályok pedig "erdőszerű struktúrát" alkotnak a Föld magjában, észak-déli irányban. Ez a kristályos szerkezet megmagyarázza azt az anomáliát, miszerint a rengéshullámok gyorsabban haladnak észak-déli, mint kelet-nyugati irányban.

Eközben a Marylandi Egyetemen Dan Lathrop professzor szintén a mag modellezésén dolgozik: az ő szerkezete egy 3 méter magas, kb 22 tonnát nyomó gömb, amit 12 tonnányi folyékony nátriummal töltött meg, és 140 km/h-s sebességgel forog. Ezzel modellezi a Föld magját, létrehozva egy kisebb mágneses mezőt hatékonyan tudja vizsgálni a mező változásait.

"Az emberek általában úgy képzelik el a mágneses mezőt, hogy az egyszerűen északból és délből áll. De a helyzet nem ilyen egyszerű. A mágneses mező teljesen körbeveszi a bolygót, mindenhol mérhető, van erőssége, ráadásul foltonként eltérő. Ezek a foltok pedig a bolygó körül mozognak, hol erősebbé, hol gyengébbé válnak, igen összetett módon."

A szerkezet tesztelései, kísérletek és számítások még javában folynak, de úgy tűnik, hogy odalent, az olvadt fém birodalmában hatalmas viharok dúlnak.

Mi történt a Hubble teleszkóppal?
Szerencsére jól van, rájöttek, hogy az infravörös kameráját ezek a mágneses kilengések veszélyeztetik, kizárólag a dél-atlanti területeken. Ez egy nagyon furcsa régió az űrkutatás szempontjából: a dél-atlanti anomáliák nagyjából 500 km-rel a földfelszín felett, leginkább Afrika keleti és Dél-Amerika keleti partjai között okoztak már sok kellemetlenséget, a Bermuda-háromszöggel is kapcsolatba hozták már. Ám a legendás háromszöggel ellentétben itt az események folyton megismétlődnek, a terület fölött elhaladó műholdak egy része is meghibásodott, az űrrepülőgépek számítógépei leálltak, ráadásul az ezen a területen áthaladó űrhajósok csillaghullásról számoltak be - amit csukott szemmel is láttak. Kiderült, hogy a dél-atlanti régió fölött sokkal gyengébb a mágneses mező, mint bárhol máshol, és egyre gyengül az évek múlásával. Minden jel arra utal, hogy nagy változásokra készül a bolygónk, és a mag ezen területén ezek már be is indultak.

swarm_auto25.jpeg

Azóta a Hubble több magasfeszültségű műszerét is kikapcsolják, ha belép a régióba, nehogy meghibásodjon. Vajon mit jelent számunkra, ha a mágneses mező továbbra is gyengül? Mi lesz, ha át kell élnünk egy pólusváltást? A legtöbb kutató egyetért abban, hogy a váltás ismét küszöbön áll. Több ilyen is volt már a Föld történetében, és túléltük, itt vagyunk. Na igen. Csak 800 ezer éve még nem függtünk úgy az elektronikus és navigációs meg egyéb eszközeinktől, mint most.

Ha szeretnél még érdekességeket olvasni, kattints a lenti képre!

 

Kövess minket Facebookon is!

1 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://kulturpara.blog.hu/api/trackback/id/tr8612264450

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Gazz 2017.02.20. 14:56:55

Szuper cikk! Köszi!