Odkryto całkowicie nowy rodzaj fali magnetycznej przebijającej się przez zewnętrzne jądro Ziemi

Podczas gdy erupcje wulkanów i trzęsienia ziemi służą jako natychmiastowe przypomnienie, że wnętrze Ziemi nie jest spokojne, istnieją również inne nieuchwytne dynamiczne procesy zachodzące głęboko pod naszymi stopami. Wykorzystując informacje z misji satelitarnej Europejskiej Agencji Kosmicznej Swarm, naukowcy odkryli zupełnie nowy rodzaj fali magnetycznej, która co siedem lat omiata zewnętrzną część zewnętrznego jądra Ziemi. To niezwykłe odkrycie, zaprezentowane dziś na sympozjum Europejskiej Agencji Kosmicznej Living Planet, otwiera nowe okno na świat, którego nigdy nie zobaczymy.

Pole magnetyczne Ziemi Jest jak ogromna bańka, która chroni nas przed atakiem promieniowania kosmicznego i naładowanych cząstek przenoszonych przez silne wiatry, które wymykają się grawitacji słonecznej i przepływają przez Układ Słoneczny. Bez naszego pola magnetycznego życie, jakie znamy, nie mogłoby istnieć.

rój konstelacji. Źródło: ESA/ATG Medialab

Dokładne zrozumienie, w jaki sposób i gdzie powstaje nasze pole magnetyczne, dlaczego stale się zmienia, jak oddziałuje z wiatrem słonecznym i w rzeczywistości, dlaczego obecnie słabnie, ma nie tylko znaczenie akademickie, ale także jest korzystne dla społeczeństwa. na przykład, Burze słoneczne mogą zniszczyć sieci komunikacyjne I systemy nawigacyjne i satelity, więc chociaż nie możemy nic zrobić ze zmianami pola magnetycznego, zrozumienie tej niewidzialnej siły pomaga nam się przygotować.

Większość pola jest tworzona przez ocean przegrzanego, wirującego ciekłego żelaza, który tworzy zewnętrzne jądro Ziemi 3000 kilometrów (1900 mil) pod naszymi stopami. Działając jak wirujący przewodnik w dynamie rowerowym, generuje prądy elektryczne i ciągle zmieniające się pole elektromagnetyczne.

Misja Swarm Europejskiej Agencji Kosmicznej, składająca się z trzech identycznych satelitów, mierzy te sygnały magnetyczne pochodzące z jądra Ziemi, a także inne sygnały pochodzące ze skorupy, oceanów, jonosfery i magnetosfery.

Od czasu wystrzelenia trzech satelitów Swarm w 2013 roku naukowcy analizują swoje dane, aby uzyskać nowy wgląd w wiele naturalnych procesów na Ziemi, m.in. klimat kosmiczny Dla mnie Fizyka i dynamika Burzliwe serce ziemi.

Wykorzystując informacje z misji satelitarnej Europejskiej Agencji Kosmicznej Swarm, naukowcy odkryli zupełnie nowy rodzaj fali magnetycznej, która co siedem lat omiata zewnętrzną część zewnętrznego jądra Ziemi. To niezwykłe odkrycie otwiera nowe okno na świat, którego nigdy nie zobaczymy. Ta tajemnicza fala oscyluje co siedem lat i rozprzestrzenia się na zachód z prędkością do 1500 kilometrów (900 mil) rocznie. Źródło: ESA/Planet Insights

Zmierz nasze pole magnetyczne z kosmosu To jedyny prawdziwy sposób na zbadanie głębi jądra Ziemi. Sejsmologia i fizyka minerałów dostarczają informacji o fizycznych właściwościach jądra, ale nie rzucają żadnego światła na ruch płynnego zewnętrznego jądra generujący dynamo.

Ale teraz, korzystając z danych z misji Swarm, naukowcy odkryli ukrytą tajemnicę.

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Materiały Narodowej Akademii Naukopisuje, w jaki sposób zespół naukowców odkrył nowy typ fali magnetycznej, która omiata „powierzchnię” zewnętrznego jądra Ziemi – gdzie rdzeń styka się z płaszczem. Ta tajemnicza fala oscyluje co siedem lat i rozprzestrzenia się na zachód z prędkością do 1500 kilometrów (900 mil) rocznie.

„Geofizycy od dawna snuli teorie na temat istnienia takich fal, ale uważano, że występują one w znacznie dłuższych skalach czasowych niż wykazały nasze badania” – powiedział Nicholas Gillet z Grenoble Alps University i główny autor artykułu.

Pomiary pola magnetycznego z instrumentów na Ziemi sugerowały, że istnieje pewien rodzaj ruchu falowego, ale potrzebowaliśmy globalnego zasięgu, jaki zapewniają pomiary z kosmosu, aby ujawnić, co naprawdę się dzieje.

„Połączyliśmy pomiary satelitarne z Swarm, a także z wcześniejszej niemieckiej misji Champ i duńskiej misji Ørsted z komputerowym modelem geodynama, aby wyjaśnić, co powodowały dane naziemne – i to doprowadziło do naszego odkrycia”.

Z powodu ruchu obrotowego Ziemi fale te układają się w kolumny wzdłuż osi obrotu. Ruch i zmiany pola magnetycznego związane z tymi falami są najsilniejsze w pobliżu równikowego obszaru jądra.

Chociaż badania pokazują fale magnetyczne Coriolisa w okresie prawie siedmiu lat, pozostaje jednak kwestia istnienia takich fal, które oscylowałyby w różnych okresach.

Dr Gillett dodał: „Fale magnetyczne są prawdopodobnie spowodowane zaburzeniami głęboko w płynnym jądrze Ziemi, prawdopodobnie związanymi z pióropuszami wyporu. Każda fala jest określona przez czas jej trwania i typową skalę długości, a okres zależy od charakterystyki działających sił. fale magnetyczne-Coriolisa, okres oznacza siłę pola magnetycznego wewnątrz serca.

„Nasze badania sugerują, że mogą istnieć inne fale tego typu, prawdopodobnie o dłuższym czasie trwania – ale ich odkrycie zależy od dalszych badań”.

Elias Daras, naukowiec misji ESA w misji Swarm, zauważył: „Te obecne badania z pewnością poprawią naukowy model pola magnetycznego w zewnętrznym jądrze Ziemi. Mogą również dać nam nowy wgląd w przewodnictwo elektryczne dolnego płaszcza, a także dla Historia termiczna Ziemi”.

Odniesienie: „Satellite Magnetic Data Reveal Interannual Waves in Earth’s Core” Nicholas Gillett, Felix Gerek, Dominic Gault, Tobias Schweiger, Julian Ober i Matthew Estas, 21 marca 2022 r., Materiały Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2115258119

Dzięki wsparciu programu Science for Society Europejskiej Agencji Kosmicznej badania te zostały zaprezentowane na Sympozjum Biologii Planety Europejskiej Agencji Kosmicznej, które odbędzie się w tym tygodniu w Bonn w Niemczech. Uczestnicy dowiadują się o najnowszych odkryciach naukowych dotyczących naszej planety oraz o tym, jak obserwacje Ziemi z kosmosu wspierają badania środowiskowe i działania na rzecz walki z kryzysem klimatycznym. Słyszą także o nowych technologiach kosmicznych i nowych możliwościach pojawiających się w szybko zmieniającym się sektorze obserwacji Ziemi. Wybrane sesje są transmitowane, patrz Kanały telewizji internetowej ESA.