Земята е гола без своята защитна бариера. Магнитният щит на нашата планета обгражда Земята и я предпазва от естествената атака на космическите лъчи. Но понякога щитът отслабва и се колебае, позволявайки на космическите лъчи да пронижат атмосферата, създавайки поток от частици, което според учените може да причини проблеми на биосферата на Земята.

Това се е случвало много пъти в историята на нашата планета, включително преди 41 000 години в събитие, наречено екскурзия Лашамп.

Космическите лъчи са високоенергийни частици, обикновено протони или атомни ядра, които пътуват в космоса със скорости близка до скоростта на светлината. Обикновено те се отклоняват в космоса и далеч от Земята от магнитния щит на планетата. Но щитът е природен феномен и силата му варира, както и ориентацията му. Когато това се случи, космическите лъчи пробиват земната атмосфера.

Това създава поток от вторични частици, наречени космогенни радионуклиди. Тези изотопи се вграждат в утайки и ледени ядра и дори в структурата на живи същества като дървета. Има различни видове от тези изотопи, включително такива като калций 41 и въглерод 14.

Потоци високоенергийни частици възникват, когато високоенергийни космически лъчи ударят горната част на земната атмосфера. Кредит: Simon Swordy (U. Chicago), NASA.

Някои от изотопите са стабилни, а други са радиоактивни. Радиоактивните имат период на полуразпад, вариращ от само 20 минути (въглерод 11) до 15,7 милиона години (ксенон 129.)

Когато щитът на Земята отслабне, повече от тези изотопи достигат повърхността на планетата и се събират в седименти и лед. Чрез изучаване на тези сондажни ядки и седименти учените могат да определят историята на магнитния щит. Техните наблюдения показват, че Земята е претърпяла геомагнитно отклонение или обръщане на магнитното поле преди 41 000 години. Нарича се екскурзията Лашамп след потоците от лава Лашамп във Франция, където геомагнитните аномалии разкриха появата му.

На всеки няколкостотин хиляди години магнитните полюси на Земята се обръщат. Северът става Юг и обратно. Между тези големи събития има по-незначителни събития, наречени екскурзии. По време на екскурзии полюсите се разместват за известно време, без да разменят местата си. Екскурзиите отслабват щита на Земята и могат да продължат от няколко хиляди до десетки хиляди години. Когато това се случи, повече космически лъчи удрят атмосферата, създавайки повече радионуклиди, които се изсипват надолу върху Земята.

Учените често се фокусират върху един конкретен радиоактивен изотоп в палеомагнитните изследвания. Берилий 10 (Be 10) има сравнително дълъг полуживот от 1,36 милиона години и има тенденция да се натрупва на повърхността на почвата.

Саня Пановска (Sanja Panovska), изследовател в Центъра по геофизика в Потсдам (GFZ Potsdam), Германия, на неотдавнашната Генерална асамблея на Европейския съюз по геонауки (EGU) 2024 г. представи ново изследване на екскурзията Лашамп. Тя установява, че по време на екскурзията в Лашамп производството на Be 10 е било два пъти по-високо от нормалното.

За да разбере по-задълбочено екскурзията Лашамп, Пановска комбинира космогенни радионуклиди и палеомагнитни данни, за да реконструира магнитното поле на Земята по това време. Тя установи, че когато силата на полето намалява, то също се и свива. Преходът от нормално поле към обърнато магнитно поле се случва за около 250 години и остава обърнато около 440 години. По време на прехода геомагнитната защита на Земята пада до едва 5% от нормалната си сила. Когато е магнитното поле е било напълно обърнато, е било само около 25% от обичайната си сила. Това отслабване е позволило на повече Be 10 и други космогенни радионуклиди да достигнат земната повърхност.

Всяка карта показва интензитета на геомагнитното поле на Земята в различни моменти във времето според реконструкциите на Пановска, които са ограничени както от палеомагнитни данни, така и от записи на космогенни радионуклиди берилий-10. DM означава диполен момент, който е мярка за полярността на полето или разделянето на положителни и отрицателни. Възрастта [ka BP] е измерването на възрастта в хиляди години преди настоящето. Кредит: Sanja Panovska.

Тези радионуклиди правят нещо повече от натрупване в седименти и лед. Някои от тях са радиоактивни. Отслабването на щита отслабва и озоновия слой, позволявайки на повече ултравиолетова радиация да достигне земната повърхност. Атмосферата на голяма надморска височина също се охлажда, което променя вятърните течения. Това може да е причинило драстични промени на повърхността на Земята.

Поради тези причини може би събитието Лашамп е свързано с изчезването на неандерталците, изчезването на австралийската мегафауна и дори с появата на пещерно изкуство. Тези връзки не са издържали научна проверка, но това не означава, че събития като екскурзията Лашамп не са опасни. Ако се случи сега, щеше да извади от строя нашите електрически мрежи, а екваториалната област на Земята ще свети с полярни сияния.

"Разбирането на тези екстремни събития е важно за тяхното възникване в бъдеще, прогнозите за космическия климат и оценката на ефектите върху околната среда и върху земната система", коментира Пановска.

Учените знаят, че магнитният щит не е статичен. Има аномалии. Една от тях е Южноатлантическата аномалия, регион, където магнитното поле е най-слабо близо до Земята. Когато сателитите преминават над този регион, те са изложени на по-високи нива на йонизиращо лъчение. Аномалията вероятно е причинена от масив от плътна скала вътре в Земята, което илюстрира колко сложен е магнитният щит.

"Южноатлантическата аномалия" се отнася до зона, където защитният магнитен щит на Земята е слаб. Кредит: Christopher C. Finlay, Clemens Kloss, Nils Olsen, Magnus D. Hammer, Lars Tøffner-Clausen, Alexander Grayver & Alexey Kuvshinov – “The CHAOS-7 geomagnetic field model and observed changes in the South Atlantic Anomaly”, Earth, Planets and Space, Volume 72, Article number 156 (2020), https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-020-01252-9, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99760567

Учените не са сигурни какъв ефект оказват космическите лъчи върху живота, когато магнитният щит е слаб. Изкушаващо е да се свържат изчезванията със събития като екскурзията Лашамп, когато се сравнят по време. Но полюсите са се изместили, отслабнали и обърнали много пъти и животът все още е тук и все още процъфтява.

Ако човечеството издържи достатъчно дълго, ще преминем през един от тези обрати. Тогава ще разберем.

Справка: Long-term changes of the geomagnetic field: recent progress, challenges and applications; Sanja Panovska; GU24-10977, updated on 08 Mar 2024; https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-10977 

Източник: 41,000 Years Ago Earth’s Shield Went Down, Universe Тoday

Още по темата

20/12/2021

Земята

Преди 41 000 години полярните сияния са украсили небето близо до екватора

23/02/2021

Земята

41 000-годишна тайна може да предскаже следващата промяна на Земята

04/02/2017

Земята

Какво ще се случи, ако магнитните полюси на Земята разменят местата си (видео)

17/02/2016

Животът

Смяната на полюсите е довела до едно от най-големите измирания