fbpx

Energie magnetického pole nás chrání, ale je nevyzpytatelná: Kdy zase poklesne? 1 fotografie
zdroj: Shutterstock

Je téměř stejně staré jako planeta sama. Magnetické pole Země chrání život před škodlivým kosmickým zářením. Činí tak díky takzvaným Van Allenovým pásům, které generuje. Ty záření odkloní a zvýšená sluneční aktivita se promění v efektní polární záři

Zveřejněno: 8. 6. 2022

Životně důležité magnetické pole však od svého vzniku nepůsobí na Zemi a na život na ní stále stejně. Před 565 miliony let jeho intenzita podle nedávných výzkumů poklesla na deset procent dnešní síly. Pak jakoby zázračně během pouhých několika desítek milionů let znovu nabylo původní intenzity. Právě včas, aby pomohlo ochránit život náhle přemnožených mnohobuněčných organismů, tedy jev, který je označován jako kambrická exploze. Co onen pokles energie magnetického pole způsobilo? A může se něco podobného stát znovu?

Současné poznatky  říkají, že obnovení intenzity zapříčinil samotný vznik vnitřního jádra Země, tedy železné koule, která je uvnitř roztaveného vnějšího jádra. Obrovský tlak na kov pak začal generovat magnetické pole Země, jež právě pomáhá chránit život. „Vnitřní jádro obnovilo magnetické pole Země ve skutečně zajímavém období evoluce,“ přibližuje John Tarduno, geofyzik z University of Rochester, a klade si otázku: „Co by se stalo, kdyby se nezregenerovalo?“

Jednou z mnoha přetrvávajících hádanek o vnitřním jádru naší planety je, proč a jak se vlastně zrodilo. „Máme to pod nohama, a přesto stále nerozumíme některým velkým otázkám,“ říká Hrvoje Tkalčić, seismolog z Australské národní univerzity. „Vnitřní jádro je jakási planeta v rámci naší planety, Je to koule o velikosti Pluta, 5 000 kilometrů pod námi, s vlastní topografií, vlastní rychlostí rotace, vlastní strukturou,“ doplňuje Tkalčić. Výzkumníci ale už začínají doplňovat klíčová slova křížovky, aby získali celou tajenku o jádru.

Objev pevného jádra

Představa o středu Země se vyvíjela od chvíle, kdy staří filosofové měli za dané, že naše planeta je kulatá. Prvotní myšlenkou bylo, že střed Země je dutý a sídlí v něm Hádova říše. Pak tam mělo být peklo nebo říše tunelů, které ohřívají vody oceánu. To samozřejmě první vědce, kteří bádají po podstatě naší planety, nemohlo uspokojit. Ještě slavný Isaac Newton se v odhadech hustoty hmoty Měsíce a Země mýlil, ale v roce 1686 přišel Edmond Halley s teorií, že Země je tvořena podobně jako cibule vrstvami, jež obklopují rotující kouli, která generovala magnetismus pozorovaný na povrchu.

Pomocí počítačových modelů vědci odhadují strukturu a chování slitin železa v zemském jádru, stlačených tíhou vnějších částí Země. V laboratorních podmínkách pak tyto teorie potvrzují.

Když se astronomové dobrali základních principů formování planet, vznikl realističtější obrázek. Asi před 4,5 miliardami let se Země zrodila srážkami mnoha planetek. Husté železo kleslo k jádru roztavené protoZemě, zatímco lehčí křemičité horniny „vyplavaly“ jako olej na hladinu vody a vytvořily plášť. Při teplotách tisíců stupňů a milionů atmosfér tlaku jádro zůstalo roztavené, i když zemský plášť a kůra chladly a tvrdly. Na počátku třicátých let si Inge Lehmann, průkopnický dánský seismolog, všiml nesrovnalostí v šíření některých zemětřesných vln, které ukázalo, že jádro není zcela tekuté. Vlny se totiž odrážely do úhlů, jako by narazily na něco hustého. V roce 1936 tak byla odvozena existence pevného vnitřního jádra, jehož průměr byl nakonec odhadnut asi na 2 440 kilometrů.

Co prozrazuje zemětřesení

Seismologové, kteří pak vycházeli z této teorie, tento názor potvrdili. Klíčovým důkazem byl takzvaný stín zemětřesení. To vyvolává jednak primární neboli tlakové vlny (P vlny), které se rozbíhají do všech směrů, jednak sekundární neboli smykové vlny (S vlny). U velkých zemětřesení byli seismologové schopni detekovat P vlny na druhé straně planety poté, co byly ohnuty a lámány vnitřním tuhým jádrem, ale S vlny kupodivu chyběly. To dávalo smysl pouze v případě, že okolní železné jádro bylo tekuté, protože kapaliny postrádají tuhost, která umožňuje S vlnám procházet skrz.

Pomocí seismických vln, které se dostanou k vnitřnímu jádru a od něj se pak odrážejí nebo jím dokonce pronikají, seismologové například zjistili, že se jádro otáčí nezávisle na zbytku planety. Vyzbrojeni složitými počítačovými modely, teoretici mohou odhalit strukturu a podivné chování slitin železa stlačených tíhou vnějších částí Země. Experimentátoři jsou také blízko k potvrzení některých z těchto teorií tím, že vytvářejí v laboratorních podmínkách extrémní teploty a tlaky, odpovídající situaci vnitřního jádra.

Z jihu Atlantiku do severního Pacifiku

V jižním Atlantiku leží Jižní Sandwichovy ostrovy, které jsou jakousi továrnou na zemětřesení, jež vzniká podsouváním (subdukcí) jihoamerické tektonické desky pod desku sousední. Seismologové jsou do nich zamilovaní, protože zdejší zemětřesení vysílá vlny, které putují od ostrovů na osamělou seismickou stanici na Aljašce přímo přes vnitřní jádro. Před téměř třemi desítkami let si Xiaodong Song a Paul Richards – oba seismologové tehdy na University of Columbia – mysleli, že by pomocí nich mohli zjistit více o rotaci vnitřního jádra, které, suspendované v kapalině, se nemusí nutně otáčet synchronizovaně se zbytkem planety.

Pozorování změn rotace zemského povrchu odhalilo kolísající délku dne na Zemi v rámci šestiletých období. 

Probírali archivní seismické záznamy několika desítek zemětřesení na Jižních Sandwichových ostrovech a hledali jemné odchylky v době putování P vln na sever Země v průběhu desetiletí. S každým rokem se P vlny procházející vnitřním jádrem trochu zrychlily. Byly minimální, ale byly. Existoval pouze jeden způsob, jak Song a Richards mohli vysvětlit tento trend – vnitřní jádro rotovalo rychleji než zbytek planety, asi o jeden stupeň za rok. Tato superrotace postupně ovlivňovala dráhy seismických vln se severojižní osou ve vnitřním jádru.

Hádanky jako na běžícím pásu

Superrotace by mohla poskytnout vodítko k tomu, jak se vnitřní jádro spojuje s vnějším jádrem a ovlivňuje činnost jakéhosi magnetického „dynama“. Někteří vědci se domnívají, že by to mohlo dokonce pomoci vysvětlit, proč se magnetické póly Země pohybují a převracejí. John Vidale, seismolog z University of Southern California, použil ke svým výpočtům o rotaci jádra výsledky z otřesů po podzemních jaderných testech. Výhodou jeho metody bylo, že mohl na rozdíl od zemětřesení naprosto přesně určit místo zdroje otřesů.  Zaměřil se na americké pokusy na Aleutských ostrovech v letech 1969 a 1971 a dva pokusy SSSR v letech 1971 a 1974 na arktickém souostroví Novaja Zemlja.

Výpočty byly překvapivé – John Vidal na zasedání AGU oznámil , že vlny z detonací neodhalily superrotaci, ale subrotaci. Během doby mezi dvěma testy v USA se vnitřní jádro otáčelo pomaleji než zbytek planety, v době sovětských testů pak vnitřní jádro nějak obrátilo směr a zrychlilo. To je ovšem další hádanka. A nebude asi poslední. Po celá desetiletí radioastronomové sledují nepatrné změny v rotaci zemského povrchu, a tedy i délky dne. Zjistili přitom, že délka dne neznatelně kolísá v pravidelném šestiletém období. „Nikdo není zatím schopen říci, co to způsobuje,“ odhaluje Benjamin Chao, geodet z Academia Sinica. „Ale každý sází na jádro.“

Související…

Světadíly jsou v neustálém pohybu. Jak bude vypadat nový superkontinent?
Jan Handl

foto: Shutterstock, zdroj: Science

Tipy redakce

Jak na městský stres? Pokud se nehodláte odstěhovat, vyzkoušejte toto

Jak na městský stres? Pokud se nehodláte odstěhovat, vyzkoušejte toto

„Talácel jsem se valícím davem, nikdo si mě nevšiml, nikdo na mě nepohlédl. Až...

Změní vesmírní chameleoni Einsteinovu teorii relativity?

Změní vesmírní chameleoni Einsteinovu teorii relativity?

Vesmír se rozpíná a zároveň zrychluje. O tom mezi vědci panuje v zásadě shoda....