Por que o campo magnético da Terra pode mudar mais rápido do que pensávamos

Por que o campo magnético da Terra pode mudar mais rápido do que pensávamos
Há muito tempo é um mistério a rapidez com que o campo magnético da Terra muda.
Andrey VP / Shutterstock

O campo magnético da Terra, gerado 3,000 km abaixo de nossos pés no núcleo de ferro líquido, é crucialmente importante para a vida em nosso planeta. Ela se estende para o espaço, envolvendo-nos em um cobertor eletromagnético que protege a atmosfera e os satélites da radiação solar.

No entanto, o campo magnético é mudando constantemente em sua força e direção e passou por algumas mudanças dramáticas no passado. Isso inclui reversões enigmáticas dos pólos magnéticos, com o polo sul se tornando o polo norte e vice-versa.

Uma pergunta de longa data tem sido a rapidez com que o campo pode mudar. Nosso novo estudo, publicado na Nature Communications, descobriu algumas respostas.

As rápidas mudanças do campo magnético são de grande interesse, pois representam o comportamento mais extremo do oceano de ferro fundido no núcleo líquido. Ao vincular as alterações observadas aos processos principais, podemos obter informações importantes sobre uma região inacessível do nosso planeta.

Historicamente, as mudanças mais rápidas no campo magnético da Terra foram associado a reversões, que ocorrem em intervalos irregulares algumas vezes a cada milhão de anos. Mas descobrimos alterações de campo muito mais rápidas e mais recentes do que qualquer dado associado a reversões reais.

Reversão magnética. (por que o campo magnético da Terra pode mudar mais rápido do que pensávamos)
Reversão magnética.
NASA

Atualmente, os satélites ajudam a monitorar as mudanças no campo, tanto no espaço quanto no tempo, complementadas por registros de navegação e observatórios terrestres. Essas informações revelam que as mudanças no campo moderno são bastante ponderadas, em torno de um décimo de grau por ano. Mas, enquanto sabemos que o campo existe por pelo menos 3.5 bilhões de anos, não sabemos muito sobre seu comportamento antes de 400 anos atrás.


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Para rastrear o campo antigo, os cientistas analisam o magnetismo registrado por sedimentos, fluxos de lava e artefatos feitos pelo homem. Isso ocorre porque esses materiais contêm grãos magnéticos microscópicos que registram a assinatura do campo da Terra no momento em que esfriaram (para lavas) ou foram adicionados à massa terrestre (para sedimentos). Registros de sedimentos da Itália central na época da última inversão de polaridade, há quase 800,000 anos sugerir mudanças de campo relativamente rápidas atingindo um grau por ano.

Tais medidas, no entanto, são extremamente desafiadoras, com resultados ainda sendo debatido. Por exemplo, existem incertezas no processo pelo qual os sedimentos adquirem seu magnetismo.

Medições aprimoradas

Nossa pesquisa adota uma abordagem diferente, usando modelos de computador baseados na física do processo de geração de campo. Isso é combinado com uma reconstrução publicada recentemente de variações globais no campo magnético da Terra nos últimos 100,000 anos, com base em uma compilação de medições de sedimentos, lavas e artefatos.

Isso mostra que as mudanças na direção do campo magnético da Terra atingiram taxas até dez graus por ano - dez vezes maiores que as variações mais rápidas atualmente relatadas.

As mudanças mais rápidas observadas na direção do campo geomagnético ocorreram cerca de 39,000 anos atrás. Essa mudança foi associada a um campo localmente fraco em uma região confinada ao largo da costa oeste da América Central. O evento acompanhou o mundial “Excursão Laschamp”- uma“ reversão falhada ”do campo magnético da Terra há cerca de 41,000 anos atrás, na qual os pólos magnéticos se afastaram brevemente dos pólos geográficos antes de retornar.

As mudanças mais rápidas parecem estar associadas ao enfraquecimento local do campo magnético. Nosso modelo sugere que isso é causado pelo movimento de manchas de intenso campo magnético através da superfície do núcleo líquido. Esses patches são mais prevalentes em latitudes mais baixas, sugerindo que futuras pesquisas por mudanças rápidas de direção devem se concentrar nessas áreas.

O impacto da sociedade

Alterações no campo magnético, como reversões, provavelmente não representam uma ameaça à vida. Os humanos conseguiram viver a dramática excursão a Laschamp. Hoje, a ameaça se deve principalmente à nossa dependência de infraestrutura eletrônica. Eventos climáticos espaciais, como tempestades geomagnéticas, decorrentes da interação entre o campo magnético e a radiação solar recebida, podem interromper as comunicações por satélite, GPS e redes de energia.

Isso é preocupante - o custo econômico de um colapso da rede elétrica dos EUA devido a um evento climático-espacial foi estimado em cerca de um trilhão de dólares. A ameaça é séria o suficiente para que o clima espacial apareça como alta prioridade no registro nacional de riscos do Reino Unido.

Os eventos climáticos espaciais tendem a ser mais prevalentes em regiões onde o campo magnético é fraco - algo que sabemos que pode acontecer quando o campo está mudando rapidamente. Infelizmente, simulações em computador sugerem que as mudanças direcionais surgem depois que a força do campo começa a enfraquecer, o que significa que não podemos prever quedas na força do campo apenas monitorando a direção do campo. Trabalhos futuros usando simulações mais avançadas podem esclarecer mais essa questão.

Outra mudança rápida no campo magnético está a caminho? Isso é muito difícil de responder. As mudanças mais rápidas também são os eventos mais raros: por exemplo, as mudanças identificadas em torno da excursão Laschamp são duas vezes mais rápidas do que quaisquer outras mudanças ocorridas nos últimos 100,000 anos.

Isso torna difícil para os cientistas prever mudanças rápidas - são "eventos do cisne negro" que são uma surpresa e têm um grande impacto. Uma rota possível é usar modelos baseados na física de como o campo se comporta como parte da previsão.

Ainda temos muito a aprender sobre o "limite de velocidade" do campo magnético da Terra. Mudanças rápidas ainda não foram observadas diretamente durante uma inversão de polaridade, mas devem ser esperadas, pois se pensa que o campo se torna globalmente fraco nesses momentos.A Conversação

Sobre o autor

Christopher Davies, professor associado, Universidade de Leeds

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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