Magnetické pole Země bylo v minulosti zcela jiné než dnes

28. červen 2016

Geofyzik Peter Driscoll z Carnegieho vědeckého institutu simuloval na počítači vývoj nitra Země v průběhu několika miliard let historie a zjistil, že její magnetické pole mělo v minulosti občas velice odlišný charakter. Mj. bylo toto pole v jistých dobách spojeno s více magnetickými póly než se dvěma, jak je tomu dnes.

Díky silnému geomagnetickému poli jsou život na Zemi i její atmosféra relativně dobře chráněny před vysokoenergetickými částicemi kosmického záření, které přilétávají jak ze Slunce, tak i ze vzdáleného vesmíru. Pokud by byl povrch Země těmito částicemi bombardován bez ochrany, život by se zde dlouho neudržel případně by vůbec nevznikl.

Peter Driscoll zveřejnil své výsledky ohledně simulací magnetického pole Země v odborném časopise Geophysical Research Letters. Nutno předeslat, že každá planeta naší Sluneční soustavy nemá výrazné magnetické pole. Naše Země je však v tomto celkem výjimečná. Její silné magnetické pole je pravděpodobně generováno mohutným hydrodynamickým mechanismem v jejím nitru či jádru, tzv. geodynamem.

Čtěte také

V nitru Země se totiž pohybují obrovské masy roztavených čili kapalných kovů, např. železa. Energie k tomuto procesu vzniká přeměnou části generovaného i uloženého tepla, majícího původ v jádru Země, což zde pravděpodobně “obstarává” přirozený rozpad radioaktivních prvků. Rozžhavené jádro mělo také při vzniku Země mnohem vyšší teplotu než dnes. Vlivem řady procesů, spočívajících ve sdílení a přeměnách tepla, zemské jádro postupem doby chladne, mj. mění své skupenství z kapalného na pevné.

Vnitřní jádro Země tedy nemělo vždy pevné skupenství. Co asi udělala přeměna jádra z kapalného do pevného skupenství s geomagnetickým polem? Právě podobné problémy se Driscoll rozhodl pomocí svého počítačového modelu řešit. Vědcům však pomohly i jiné opěrné body - historii geomagnetického pole lze sledovat prostřednictvím stop či otisků magnetické polarity uvnitř starých hornin, které v nich zůstaly v okamžiku jejich zformování před stamiliony až miliardami let (tzv. paleomagnetismus).

Podle dostupných dat měla Země v posledních 4 miliardách svého vývoje většinou silné magnetické pole se dvěma výraznými magnetickými póly, jak je tomu i dnes.

Magnetické pole Země dříve a v současnosti

Výjimkou je období zhruba před 500 miliony až 1 miliardou let, kdy paleomagnetické záznamy ukazují na podstatné zeslabení magnetického pole a na výskyt mnoha zcela odlišných směrů, kterými tehdy ukazovaly “magnetické střelky” v horninách.

Peter Driscoll proto modeloval celkový tepelný vývoj Země téměř od jejího začátku - od doby před 4.5 miliardou let. Zjistil, že kapalné vnitřní jádro Země začalo tuhnout před asi 650 miliony let. Dále použil 3D model geomagnetického dynama, které generuje pomocí turbulentních proudů zemské magnetické pole a snažil se zde najít významné změny v průběhu poslední miliardy let.

Driscoll pak skutečně v rámci svých modelů zaznamenal anomální podobu geomagnetického pole v období mezi 650 miliony až 1 miliardou let před dnešní dobou. Tehdy nebylo geomagnetické pole tvořeno tak stabilním a výrazným dipólem jako dnes či obecně během poslední půlmiliardy let.

Dotyčné magnetické pole bylo tehdy slabé a nestabilní a často měnilo svoji velikost i směr. Místo jednoho výrazného dipólu tehdy Země budila magnetické pole s více různými póly. Jakmile však vnitřní jádro Země začalo tuhnout (což nastalo asi někdy před 600-700 miliony let), tato situace se podle Driscollova modelu změnila směrem k tomu, co známe dnes - k silnému a stabilnímu geomagnetickému poli, tvořenému dvěma póly (severním a jižním), tedy jedním výrazným magnetickým dipólem. Výsledek Driscollova výzkumu bude také důležitý pro modely pohybu kontinentů a studium vývoje starobylého klimatu Země.

Zdroje: Carnegie Science, Geophysical Research Letters, Phys.Org, Science Bulletin, AstroWatch

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio