[/λεζάντα]
Γιατί το μαγνητικό πεδίο της Γης «αναστρέφεται» κάθε εκατομμύριο περίπου χρόνια; Όποιος κι αν είναι ο λόγος ή οι λόγοι, ο τρόπος με τον οποίο ρέει ο υγρός σίδηρος του εξωτερικού πυρήνα της Γης – τα ρεύματά του, η δομή του, οι μακροπρόθεσμοι κύκλοι του – είναι σημαντικός, είτε ως αιτία, είτε ως αποτέλεσμα, είτε ως λίγο από τα δύο.
Το κύριο συστατικό του γήινου πεδίου – το οποίο ορίζει τους μαγνητικούς πόλους – είναι ένα δίπολο που δημιουργείται από τη μεταφορά τετηγμένου νικελίου-σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα (ο εσωτερικός πυρήνας είναι συμπαγής, επομένως ο ρόλος του είναι δευτερεύων· να θυμάστε ότι ο πυρήνας της Γης είναι καλά πάνω από τη θερμοκρασία Κιουρί, επομένως ο σίδηρος δεν είναι σιδηρομαγνητικός).
Τι γίνεται όμως με τη λεπτή δομή; Έχει ο εξωτερικός πυρήνας το ισοδύναμο των ρευμάτων πίδακα της ατμόσφαιρας της Γης, για παράδειγμα; Πρόσφατη έρευνα από μια ομάδα γεωφυσικών στην Ιαπωνία ρίχνει λίγο φως σε αυτά τα ερωτήματα, και έτσι υπονοεί τι προκαλεί ανατροπή των μαγνητικών πόλων.
Σχετικά με την εικόνα: Αυτή η εικόνα δείχνει πώς ένα φανταστικό σωματίδιο που αιωρείται στον υγρό σίδηρο εξωτερικό πυρήνα της Γης τείνει να ρέει σε ζώνες ακόμα και όταν οι συνθήκες στο γεωδύναμο ποικίλλουν. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν τη δίνη ή το «ποσό περιστροφής» που βιώνει αυτό το σωματίδιο, όπου το κόκκινο σημαίνει θετική ροή (ανατολή-δύση) και το μπλε σημαίνει αρνητική ροή (δύση-ανατολή). Τα αριστερά προς τα δεξιά δείχνει πώς η ροή ανταποκρίνεται στους αυξανόμενους αριθμούς Rayleigh, οι οποίοι σχετίζονται με τη ροή που οδηγείται από την άνωση. Από πάνω προς τα κάτω δείχνει πώς η ροή ανταποκρίνεται στις αυξανόμενες γωνιακές ταχύτητες ολόκληρου του γεωδυναμικού συστήματος.
Οι άνεμοι πίδακα που κυκλώνουν την υδρόγειο και εκείνοι στις ατμόσφαιρες των γιγάντων αερίων (Δίας, Κρόνος, κ.λπ.) είναι παραδείγματα ζωνικών ροών. «Ένα κοινό χαρακτηριστικό αυτών των ζωνικών ροών είναι ότι δημιουργούνται αυθόρμητα σε τυρβώδη συστήματα. Επειδή ο εξωτερικός πυρήνας της Γης πιστεύεται ότι βρίσκεται σε ταραχώδη κατάσταση, είναι πιθανό να υπάρχει ζωνική ροή στον υγρό σίδηρο του εξωτερικού πυρήνα», λένε ο Akira Kageyama στο Πανεπιστήμιο Kobe και οι συνεργάτες του, στην πρόσφατη εργασία τους στο Nature. Η ομάδα βρήκε ένα δευτερεύον μοτίβο ροής όταν μοντελοποίησαν το γεωδύναμο - το οποίο δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο της Γης - για να δημιουργήσει μια πιο λεπτομερή εικόνα της μεταφοράς στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, ένα δευτερεύον μοτίβο ροής που αποτελείται από εσωτερικά φύλλα σαν ακτινικά λοφία, που περιβάλλονται από δυτικά κυλινδρική ζώνη ροής.
Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή Earth Simulator, με έδρα την Ιαπωνία, ο οποίος προσέφερε επαρκή χωρική ανάλυση για τον προσδιορισμό αυτών των δευτερευόντων επιπτώσεων. Ο Kageyama και η ομάδα του επιβεβαίωσαν επίσης, χρησιμοποιώντας ένα αριθμητικό μοντέλο, ότι αυτή η δομή διπλής μεταφοράς μπορεί να συνυπάρχει με την κυρίαρχη μεταφορά που δημιουργεί τον βόρειο και τον νότιο πόλο. Αυτός είναι ένας κρίσιμος έλεγχος συνέπειας στα μοντέλα τους, «Επιβεβαιώνουμε αριθμητικά ότι η δομή διπλής συναγωγής με μια τέτοια ζώνη ροής είναι σταθερή κάτω από ένα ισχυρό, αυτοπαραγόμενο διπολικό μαγνητικό πεδίο», γράφουν.
Αυτό το είδος ζωνικής ροής στον εξωτερικό πυρήνα δεν έχει παρατηρηθεί σε μοντέλα γεωδυνάμου στο παρελθόν, λόγω κυρίως της έλλειψης επαρκούς ανάλυσης σε προηγούμενα μοντέλα. Ο ρόλος που παίζουν αυτές οι ζωνικές ροές στην αντιστροφή του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι ένας τομέας έρευνας που ο Kageyama και τα αποτελέσματα της ομάδας του θα μπορούν τώρα να επιδιώξουν.
Πηγές: Κόσμος Φυσικής , βασισμένο στο μια εργασία στο τεύχος της 11ης Φεβρουαρίου 2010 του Nature . Αρχική σελίδα του Earth Simulator