Миссия ESA Swarm открывает загадочные магнитные волны глубоко под Землей

В то время как извержения вулканов и землетрясения служат мгновенным напоминанием о том, что внутренности Земли далеки от спокойствия, глубоко под нашими ногами происходят и другие, более неуловимые динамические процессы.

Используя информацию со спутника ESA Swarm, ученые обнаружили совершенно новый тип магнитных волн, которые проходят через самую удаленную часть внешнего ядра Земли каждые семь лет.

Это увлекательное открытие, представленное сегодня на симпозиуме ЕКА «Живая планета», открывает новое окно в мир, который мы никогда не увидим.

Магнитное поле Земли похоже на огромный пузырь, защищающий нас от натиска космического излучения и заряженных частиц, переносимых мощными ветрами, которые избегают гравитационного притяжения Солнца и текут по Солнечной системе. Без нашего магнитного поля жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.

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

Большая часть поля создается океаном перегретого, вращающегося жидкого железа, составляющего внешнее ядро ​​Земли в 3000 км под нашими ногами. Действуя подобно вращающемуся проводнику в динамо-машине велосипеда, он генерирует электрические токи и постоянно меняющееся электромагнитное поле.

Миссия ESA Swarm, состоящая из трех идентичных спутников, измеряет эти магнитные сигналы, исходящие от ядра Земли, а также другие сигналы, исходящие от земной коры, океанов, ионосферы и магнитосферы.

С тех пор как в 2013 году было запущено три спутника Swarm, ученые анализируют их данные, чтобы по-новому взглянуть на многие земные естественные процессы, 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 предоставляют информацию о свойствах материала ядра, но не проливают света на динамо-генерирующее движение жидкого внешнего ядра. стационарный подъемник для инвалидов

Но теперь, используя данные миссии Swarm, ученые раскрыли 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 — то есть 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 Жилле из Университета Гренобль-Альп и ведущий автор статьи сказал: «Геофизики давно теоретизировали о существовании таких волн, но считалось, что они имеют место в гораздо более длительных временных масштабах, чем показали наши исследования.

«Измерения магнитного поля с помощью приборов, базирующихся на поверхности Земли, показали, что имело место какое-то волновое воздействие, но нам нужен был глобальный охват, обеспечиваемый измерениями из космоса, чтобы показать, что на самом деле происходит.

«Мы объединили спутниковые измерения с Swarm, а также с более ранней немецкой миссии Champ и датской миссии Ørsted с компьютерной моделью геодинамо, чтобы объяснить, что выдали наземные данные, — и это привело к нашему открытию».

Благодаря вращению Земли эти волны выстраиваются столбцами вдоль оси вращения. Изменения движения и магнитного поля, связанные с этими волнами, наиболее сильны вблизи экваториальной области ядра.

В то время как исследование демонстрирует волны магнито-Кориолиса около семилетнего периода, однако остается вопрос о существовании таких волн, которые будут колебаться в разные периоды.

Д-р Жилле добавил: «Магнитные волны, вероятно, вызываются возмущениями глубоко внутри жидкого ядра Земли, возможно, связанными с плавучими шлейфами. Каждая волна определяется своим периодом и типичным масштабом длины, а период зависит от характеристик действующих сил. Для волн магнито-Кориолиса период указывает на напряженность магнитного поля внутри ядра.

«Наше исследование предполагает, что, вероятно, существуют и другие подобные волны, возможно, с более длительными периодами, но их открытие зависит от дополнительных исследований».

Ученый миссии ЕКА Swarm Илиас Дарас отметил: «Это текущее исследование, безусловно, улучшит научную модель магнитного поля во внешнем ядре Земли. Это также может дать нам новое представление об электропроводности самой нижней части мантии, а также о тепловой истории Земли».

Это исследование, поддержанное программой ESA «Наука для общества», было представлено на симпозиуме ESA «Живая планета», который проходит на этой неделе в Бонне, Германия.