Спутник ЕКА Swarm обнаружил таинственные магнитные волны глубоко под землей

Хотя извержения вулканов и землетрясения служат непосредственным напоминанием о том, что внутренняя жизнь Земли далеко не безмятежна, глубоко под нашими ногами происходят и другие, более неуловимые динамические процессы. Используя информацию со спутника ЕКА Swarm, ученые обнаружили совершенно новый тип магнитных волн, которые проходят через самую внешнюю часть внешнего ядра Земли каждые семь лет. Это захватывающее открытие, представленное сегодня на симпозиуме ЕКА "Живая планета", открывает новое окно в мир, который мы никогда не сможем увидеть.

Магнитное поле Земли подобно огромному пузырю защищает нас от натиска космической радиации и заряженных частиц, переносимых мощными ветрами, которые, спасаясь от гравитационного притяжения Солнца, проносятся через всю Солнечную систему. Без нашего магнитного поля жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, не существовала бы.

Понимание того, как и где именно генерируется наше магнитное поле, почему оно постоянно колеблется, как оно взаимодействует с солнечным ветром и, более того, почему оно в настоящее время ослабевает, представляет не только академический интерес, но и пользу для общества. Например, солнечные бури могут повредить коммуникационные сети, навигационные системы и спутники, поэтому, хотя мы ничего не можем сделать с изменениями в магнитном поле, понимание этой невидимой силы помогает быть готовыми.

Большая часть поля генерируется океаном перегретого, клубящегося жидкого железа, которое составляет внешнее ядро Земли в 3000 км под нашими ногами. Действуя подобно вращающемуся проводнику в велосипедной динамо-машине, он генерирует электрические токи и постоянно меняющееся электромагнитное поле.

Миссия ЕКА Swarm, состоящая из трех одинаковых спутников, измеряет магнитные сигналы, исходящие от ядра Земли, а также другие сигналы, исходящие от коры, океанов, ионосферы и магнитосферы.

После запуска в 2013 году тройки спутников Swarm ученые анализируют их данные, чтобы получить новое представление о многих природных процессах Земли - от космической погоды до физики и динамики бурного сердца Земли.

Измерение нашего магнитного поля из космоса - единственный реальный способ проникнуть глубоко в ядро Земли. Сейсмология и физика минералов дают информацию о материальных свойствах ядра, но они не проливают свет на динамику движения жидкого внешнего ядра.

Но теперь, используя данные миссии Swarm, ученые открыли скрытый секрет.

В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, описывается, как группа ученых обнаружила новый тип магнитной волны, которая проходит по "поверхности" внешнего ядра Земли - там, где ядро встречается с мантией. Эта загадочная волна колеблется каждые семь лет и распространяется на запад со скоростью до 1500 километров в год.

Николя Жиле, сотрудник Университета Гренобль-Альпы и ведущий автор статьи, сказал: "Геофизики давно теоретизировали о существовании таких волн, но считалось, что они происходят в гораздо более длительных временных масштабах, чем показало наше исследование.

Измерения магнитного поля с помощью приборов, расположенных на поверхности Земли, позволяли предположить, что существует некое волновое действие, но нам нужен был глобальный охват, обеспечиваемый измерениями из космоса, чтобы выяснить, что происходит на самом деле".

"Мы объединили спутниковые измерения Swarm, а также более ранних немецкой миссии Champ и датской миссии Ørsted с компьютерной моделью геодинамо, чтобы объяснить то, что показали наземные данные - и это привело к нашему открытию".

Вследствие вращения Земли эти волны выстраиваются в колонны вдоль оси вращения. Движение и изменения магнитного поля, связанные с этими волнами, наиболее сильны вблизи экваториальной области ядра.

Хотя исследование демонстрирует магнито-кориолисовые волны вблизи семилетнего периода, вопрос о существовании таких волн, которые колебались бы с разными периодами, тем не менее, остается открытым.

Доктор Гиллет добавил: "Магнитные волны, вероятно, вызываются возмущениями глубоко внутри жидкого ядра Земли, возможно, связанными с плюмами плавучести. Каждая волна характеризуется периодом и типичным масштабом длины, а период зависит от характеристик действующих сил. Для магнито-кориолисовых волн период указывает на интенсивность магнитного поля внутри ядра.

"Наши исследования показывают, что, скорее всего, существуют и другие подобные волны, возможно, с более длинными периодами - но их обнаружение зависит от дальнейших исследований".

Научный сотрудник миссии Swarm ЕКА Илиас Дарас отметил: "Нынешнее исследование, безусловно, улучшит научную модель магнитного поля во внешнем ядре Земли. Оно также может дать нам новое понимание электропроводности самой нижней части мантии, а также тепловой истории Земли".

При поддержке программы ЕКА "Наука для общества" это исследование было представлено на симпозиуме ЕКА "Живая планета", проходящем на этой неделе в Бонне, Германия.