Kapalné železné vnější jádro Země se vždycky nechová tak, jak bychom čekali. Když nečekaným způsobem změnilo svůj směr, družice Evropské kosmické agentury poskytly data o směru jeho toku, což pomohlo vědcům lépe pochopit dynamické procesy ve středu naší planety. Roztavené jádro, které proudí přibližně 2200 kilometrů pod našima nohama, vytváří svým pohybem zemské geomagnetické pole. Měřením drobných změn v magnetickém poli vědci už před dávnými časy zjistili, že jádro proudí především západním směrem.

V roce 201 však hluboko pod Tichým oceánem nečekaně změnilo směr a začalo se pohybovat výrazně na východ. Příčinami tohoto nevysvětleného otočení proudu roztaveného materiálu, jsou pro vědce stále záhadou. Ovšem družice, mezi kterými najdeme i Swarm a CryoSat od ESA, poskytly data, která byla postupně analyzována a nyní také publikována.

Studie z časopisu Studies of Earth’s Deep Interior, analyzovala jak povrchová pozorování, tak i data z družic z období mezi roky 1997 a 2025. Data z družic Swarm a CryoSat tak posloužily výzkumu stejně jako údaje z misí CHAMP či Ørsted. Výzkumníci zjistili, že v roce 2010 se široká oblast na železo bohaté kapaliny pod rovníkovou částí Tichého oceánu přepnula z pohybu slabě na západ do režimu silně na východ. Vědci dříve předpokládali, že systém vnějšího jádra se pohybuje relativně stabilním způsobem. Dramatické změny toku však naznačují, že tomu tak nemusí být vždy. Studie poskytuje cenné pohledy do turbulentních procesů, které vytvářejí zemské magnetické pole a naznačují možné souvislosti mezi dynamikou vnějšího jádra a změnami, které probíhají hlouběji v planetě.

Vedoucí autor studie, Frederik Dahl Madsen z University of Edinburgh, katedry geověd říká: „Otočení velkorozměrového toku pod Pacifikem přináší nové otázky o chování hlubin naší planety. Vědci nyní chtějí porozumět tomu, zda otočení představuje jen krátkodobou fluktuaci, zda jde o součást opakujících se oscilací, nebo o nový stabilní rovnovážný stav cirkulace jádra. Pokračující monitoring bude nezbytný pro určení toho, jak se tok bude v následujících letech vyvíjet.“

Frederik Dahl Madsen dále vysvětlil, že model používaný výzkumníky naznačuje, že Pacifický východní tok od roku 2020 zeslábl a dodává: „Nárůst silného proudění směrem na východ v Tichém oceánu se časově shoduje se změnou chování vnitřního jádra, jak vyplývá z geodetických a seismologických pozorování, a my se domníváme, že tyto změny v hlubokém nitru Země souvisejí se změnami proudění pod Tichým oceánem.“ Jak je uvedeno výše, zemské magnetické pole vzniká pohybem kapalného vnějšího jádra, kde elektricky vodivé roztavené železo cirkuluje kolem tuhého vnitřního jádra. Toto „geodynamo“ se neustále vyvíjí, ale mnoho jeho dlouhodobých vzorců proudění se během desetiletí pozorování jeví jako relativně stálé.

V roce 2013 byly vypuštěny tři družice Swarm, které nesou vysoce citlivé magnetometry schopné zmapovat magnetické pole Země s mimořádnou přesností. Tím že kolem Země krouží po přesně plánovaných drahách, dokáží družice rozlišit magnetické signály pocházející z jádra od těch, které vytváří kůra, oceány, ionosféra a magnetosféra. Tato pozorování teď výzkumníkům umožnila rekonstruovat vyvíjející se vzorec proudění na rozhraní jádra a pláště a identifikovat náhlé změny spojené s obratem magnetického pole v Tichomoří a geomagnetickým skokem z roku 2017.

Anja Stromme, manažerka ESA pro misi Swarm, říká, že dlouhodobé datové soubory poskytované misí Swarm jsou pro tuto studii důležité: „Ačkoliv byla mise Swarm vypuštěna po dramatickém obratu proudu v roce 2010, poskytla vysoce přesná data, která nám říkají mnoho věcí o vnitřním jádru Země v období, které následovalo. Důležité je, že Swarm už několik let poskytuje nepřetržité globální pokrytí, což umožňuje vědcům sledovat, jak se dynamika jádra vyvíjí v průběhu času, aniž by museli spoléhat na povrchová magnetická pozorování. Dlouhodobá magnetická měření umožňují vědcům sledovat změny v geodynamu v téměř reálném čase a zlepšovat modely evoluce zemského magnetického pole. Budoucí pozorování z misí jako je Swarm budou hrát významnou roli.“

Data z družic umožnila vědcům také detekovat vlnám podobná zrychlení a rychlé změny toku struktur, které by jinak zůstaly v zašuměnějších datových sadách skryté. Studie také naznačuje, že proud směřující k východu může nyní opět slábnout poté, co před pár lety dosáhl vrcholu. Zvyšuje se tak pravděpodobnost, že celá událost představuje dočasnou oscilaci, či součást delšího přirozeného cyklu v dynamice jádra.

Ačkoliv se tyto procesy odehrávají hluboko pod zemským povrchem a nepředstavují žádné riziko pro lidi ani klima, jsou základem pro pochopení toho, jak naše planeta pracuje. Pohyby roztaveného železa ve vnějším jádru vytváří zemské magnetické pole, které naši planetu chrání před nabitými částicemi ze Slunce. Bez něj by byly zemská atmosféra i technologická infrastruktura mnohem více vystavené škodlivému záření ze Slunce. Magnetické pole není nehybné. Pozvolna se mění podle toho, jak se vyvíjí tok v jádru, což ovlivňuje všechno možné od navigačních systémů po provoz družic a modely kosmického počasí v blízkosti Země. Pochopení toho, jak a proč se jádro mění, je tedy důležité nejen po vědecké, ale i praktické stránce.

Elisabetta Iorfida, vědkyně Evropské kosmické agentury zapojená do mise Swarm, tento obrat v Tichém oceánu zpochybňuje dosavadní předpoklady, že ve vnějším jádru převládá stabilní cirkulace směrem na západ: „Tato studie ukazuje, že regionální změny se mohou rychle objevit během pouhé dekády. Tyto objevy mohou také pomocí vědcům při studiu interakcí mezi vnějším jádrem Země, vnitřním jádrem a spodním pláštěm. Získali bychom tak lepší vhled do rozhraní jádro-plášť, což je kriticky důležitá oblast pro hlubokou zemskou dynamiku. Výzkum s sebou přináší zajímavé otázky o tom, jak jsou nejhlubší vrstvy Země dynamicky propojeny. S tím, jak se magnetické pole stále vyvíjí, družicové mise poskytují stále podrobnější pohledy na dynamické procesy probíhající hluboko v naší planetě a odhalující, že jezmské jádro může být mnohem variabilnější a komplexnější, než se kdy dříve myslelo.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/earth_s_stormy_heart/11856791-2-eng-GB/Earth_s_stormy_heart.jpg
https://www.esa.int/…/27286928-1-eng-GB/Earth_s_molten_core_flow_in_1999.png
https://www.esa.int/…/27277754-2-eng-GB/Earth_s_molten_core_flow_1999_and_2016.png
https://www.esa.int/…/swarm_constellation/13069393-1-eng-GB/Swarm_constellation.jpg