За время существования Земли северный и южный магнитные полюса неоднократно менялись местами. Теоретически это может произойти и сейчас — в любой момент.
Чтобы представить себе последствия, ученые впервые в деталях восстановили, что было на планете при последнем перевороте полюсов, 42 тысячи лет назад.
Северный магнитный полюс, на который указывает стрелка компаса, постоянно смещается, поэтому любые его координаты — временные и неточные.
После того как в 1831 году английский полярный исследователь Джеймс Росс впервые зафиксировал магнитный полюс в районе островов Канадского архипелага, он сильно сдвинулся и сейчас находится в центральной части Северного Ледовитого океана, продолжая дрейфовать в сторону российского арктического побережья. Не стоит на месте и южный полюс.
Это объясняют процессами, происходящими в ядре Земли.
Считается, что его внешняя часть состоит из жидких металлов, они перемешиваются, возниает электрический ток и, соответственно, магнитное поле. Это называется магнитным динамо.
Недавно исследователи из Великобритании и Дании проанализировали данные со спутников Swarm Европейского космического агентства за последние два десятка лет и установили, что положение магнитных полюсов определяется соотношением глубинных магнитных потоков, формирующихся у ядра.
С 1990-х северный магнитный полюс ускорился в четыре раза и сейчас преодолевает около 65 километров в год. Вместе с тем магнитное поле в среднем по планете теряет по 20 нанотесла в год, то есть слабеет на пять процентов в столетие.
Это происходит, конечно, неравномерно — где-то поле и усиливается. Но в целом за последние 150 лет уменьшилось на десять процентов. Это тревожный сигнал.
В истории Земли было несколько сотен инверсий магнитных полюсов. Причем никакой закономерности тут не просматривается. Например, сто миллионов лет назад полярность не менялась почти 40 миллионов лет. А последняя инверсия, произошедшая примерно 42 тысячи лет назад и получившая название экскурса Лашамп по местечку во Франции, была очень короткой — полюса буквально сразу по геологическим меркам — в течение нескольких сотен лет — вернулись в прежнее положение.
Но этого оказалось достаточно, чтобы вызвать резкие изменения климата и еще целую серию последствий, драматических для всего живого.
Недавно опубликовали результаты первого в своем роде исследования, восстанавливающего по косвенным данным события, связанные с экскурсом Лашамп. В работе участвовали ученые из Австралии, Новой Зеландии, Англии, США, Швейцарии, Швеции, Германии, Китая и России.
Отправной точкой послужили обнаруженные на севере Новой Зеландии огромные окаменелые стволы дерева каури, пролежавшие в торфяных почвах 41-42 тысячи лет. Проанализировав ширину и состав годичных колец, ученые сделали выводы об особенностях окружающей среды за 1700 лет — непосредственно до и в период экскурса Лашамп.
"Мы также изучили хронику магнитного поля в горных породах, следы космических излучений во льдах Антарктиды и Гренландии и прочие следы процессов того времени. Благодаря годичным кольцам мы уточнили датировку и синхронизовали данные от разных источников", — пресс-релиз Российского научного фонда, поддержавшего исследование грантом, привел слова Евгения Розанова, геофизика из Санкт-Петербургского государственного университета и Физико-метеорологической обсерватории в Давосе (Швейцария), отвечавшего в проекте за математическое моделирование.
Ученые установили, что в течение примерно полутора тысяч лет магнитное поле Земли уменьшалось, а значит, слабела защита поверхности планеты от потока ионизированных частиц — солнечного ветра и космических лучей. Подсчитали, что при переполюсовке эта защита снизилась на 90 процентов.
Это подтверждает соотношение изотопов углерода, бериллия и кислорода в слоях льда той эпохи.
На тот же период приходится ряд минимумов солнечной активности. В сочетании со слабым геомагнитным полем это создало условия "идеального шторма" — Земли достигало намного больше космического излучения, чем раньше. Озоновый слой разрушался, растительный и животный мир планеты подвергался жесткому ультрафиолетовому облучению.
Природа менялась — например, Австралия превратилась в пустыню, многие виды животных и растений вымерли. Неслучайно примерно тогда же исчезли неандертальцы, а люди современного типа, представители ориньякской культуры, стали жить в пещерах.
Исследователи разработали подробную химико-климатическую модель атмосферы Земли, учитывающую разные внутренние и внешние факторы, в том числе циркуляцию вещества и теплообмен, химические процессы и ядерные реакции в верхних слоях.
Моделирование показало, что при экскурсе Лашамп количество озона над поверхностью Земли упало примерно на пять процентов, а в низких широтах — на 10-15. На столько же увеличился поток ультрафиолета, особенно сильно в районе экватора. Ионизация стратосферы подскочила на несколько порядков, и полярное сияние охватывало всю планету.
Глобальная климатическая система изменилась: в Северной Европе и на северо-востоке Азии потеплело, а в Северной Америке похолодало. В низких широтах резко усилилась облачность и участились грозы — в ионизированном воздухе, отлично проводящем электричество, непрерывно возникали электрические бури.
"Это выглядело как конец света", — цитирует руководителя исследования, профессора Алан Купер из Южно-Австралийского музея естественной истории в Аделаиде, пресс-служба Университета Нового Южного Уэльса.
Наиболее драматично ситуация складывалась не в момент фактического переворота полюсов, а за несколько сотен лет до этого, 42 300-41 600 лет назад, когда напряженность магнитного поля упала примерно до шести процентов сегодняшнего значения.
Это назвали "переходным геомагнитным событием Адамса" в честь английского писателя-фантаста Дугласа Адамса.
В романе "Автостопом по галактике" он писал, что число 42 — это "ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого".
Ученые впервые напрямую связали инверсию магнитных полюсов с крупномасштабными изменениями природы, причем сделали это на основе точного радиоуглеродного анализа. До этого считалось, что геомагнитные колебания практически не влияют на климат и биосферу Земли.
Нынешнее ослабление магнитного поля, по мнению авторов исследования, может свидетельствовать о приближении очередной инверсии. Для современной цивилизации с ее электронной аппаратурой и орбитальными спутниками, весьма чувствительными к космическому излучению, последствия могут быть намного серьезнее, чем для наших пещерных предков.