العاصفة المغناطيسية ترجمة أ. محمود عادل
هناك مكان في كوكبنا لم يصل إليه الإنسان من قبل
مكان لم يره أحد من قبل
ومع هذا فما يحدث هنا يؤثر على كل واحد منا في كل يوم من أيام حياتنا
على بعد 2000 ميل تحت أقدامنا، إنه لب الأرض المنصهر
هنا محيط شاسع من الحديد المنصهر يولد قوة غير مرئية
المجال المغناطيسي للأرض
إنه ما يجعل مؤشر البوصلات يتجه للشمال
وليس ذلك فحسب بل هناك المزيد
إنه يساعد في جعل الأرض كوكباً حياً
جيراننا، الزهرة والمريخ لهما مجالات مغناطيسية ضعيفة
مما يعني أنهما غير محميان من الأشعة القاتلة التي تجتاح النظام الشمسي
الأرض، من ناحية أخرى، توجد داخل غطاء مغناطيسي واسع
قوة المجال حمت الأرض لبلايين السنين في مسيرتنا عبر الفضاء
لكن الآن لدى العلماء اكتشاف مذهل
يبدو أن عاصفة تتشكل في عمق الأرض
عاصفة تضعف درعنا المغناطيسي الحيوي
المجال المغناطيسي للأرض كان الحامي لنا لآلاف السنين
والآن يبدو أنه على وشك الذهاب
المجال المغناطيسي للأرض يضعف بسرعة
نحن لا نستطيع أن نضمن المجال المغناطيسي للأرض
أن يستمر لآلاف السنين من اليوم
هل درعنا غير المرئي على وشك الاختفاء؟
ليس السؤال هو هل سيحدث هذا أم لا، إنما متى سيحدث؟
هل يمكن حقاً أن تفقد الأرض مجالها المغناطيسي؟
وماذا سيحدث إن حصل ذلك؟
التالي على نوفا: العاصفة المغناطيسية
الحرارة الحارقة، الضغط الساحق
العاصفة المغناطيسية
وبليون تريليون طن من الحديد المنصهر
هذا هو الحال في باطن الأرض
هذا هو الفرن العالي في منطقة سبارو، التابع لشركة بيت لحم للحديد الصلب
هذا أقرب ما لدينا على سطح الأرض لبيئة باطن الأرض
بيتر أولسون جامعة جونز هوبكنز
لب الأرض المطمور تحت ما يقرب من 2000 ميلاً من الصخور الصلبة
هو مكان لا يمكن الوصول إليه عند الجيوفيزيائيين أمثال بيتر أولسون
ما يقرب من نصف الطريق إلى مركز الأرض
نصل إلى القلب الحقيقي للأرض: لب الأرض
كرة منصهرة هائلة من الحديد السائل، تسبب نشوء المجال المغناطيسي للأرض
لكن في الآونة الأخيرة، عثر العلماء على تغيير جذري في المجال المغناطيسي للأرض
قدرة اللب لإنشاء المجال تبدو أنها متعثرة
اليوم شيء غريب جداً يحدث مع المجال المغناطيسي للأرض
قوته تتناقص بسرعة كبيرة، وعلى هذا المعدل
سيستمر فقط للألفية القادمة
يبدو أن المجال المغناطيسي للأرض يتلاشى بسرعة
هذا لغز يتحدى العلماء في جميع أنحاء العالم
من المدهش كم هو قليل المفهوم عن المجال المغناطيسي للأرض وكيفية نشوءه
جيرمي بلوكسهام جامعة هارفارد
كانت مشكلة محيرة جداً، شيء يصرخ بحثاً عن إجابة
كثيراً ما تمنيت لو أستطيع رؤية المجال المغناطيسي
ما دفعني هو الأسرار الموجودة
كعلماء يتعاملون مع تعقيدات المجال المغناطيسي، عليهم أن يدركوا
ما الذي يحدث في مركز الأرض ويمكن أن يغير عالمنا لأجيال قادمة
المغناطيسية شيء مألوف لنا جميعاً
قدرتها السحرية تبدو في التجاذب والتنافر، الابهاج والارباك
لكن هذه القوة الغامضة ليست مجرد فضول
المغناطيسية قريبة الاتصال من الكهرباء، وتقع في صميم التكنولوجيا الحديثة
كل شيء، من محطات توليد الطاقة إلى التلفاز الذي تشاهده الآن
وفي الواقع الأرض نفسها عبارة عن مغناطيس عملاق
بينما نحن دائماً تحت تأثير الجاذبية
معظم الوقت نحن غافلون عن قوة أخرى تولدها الأرض، هي المجال المغناطيسي
لكن علماء الفضاء مثل أندرو كوتس يعرفون كم هو مهم حقاً
مدى المجال المغناطيسي ضخم حقاً
إنه أكبر شيء لدينا على الأرض
يتم إنشاء المجال المغناطيسي عميقاً في لب الأرض
يندفع خارجاً من القطب الجنوبي، يلتف حول الكوكب
ثم يعود إلى لب الأرض عند القطب المغناطيسي الشمالي
هذا هو مجال القوة الحامية للأرض
بدونه، سنكون في ورطة
إنه يحمينا من الأشعة القادمة من الفضاء
وكأننا نعيش داخل غرفة محصنة
هذه الغرفة هنا تحمينا من الطقس على الأرض
أندرو كوتس جامعة كلية لندن ومختبر مولرد للفضاء والعلوم
والمجال المغناطيسي للأرض يحمينا من الطقس الفضائي والإشعاع الفضائي
طقس الفضاء رديء
الرياح التي تهب عبر المجرة هي رياح من الإشعاع
وهي جزء ضار جداً من النجوم المنفجرة البعيدة
لكن هناك مصدر آخر وهو أقرب كثيراً، هو شمسنا
الشمس نفسها فرن نووي حراري
يقذف كميات ضخمة من المواد الخطرة بواسطة انفجارات كبيرة جداً
في بعض الحالات يقذف كميات بنفس حجم جبل إيفرست فعلاً باتجاهنا
كل بضع ساعات، تقذف الشمس بلايين الأطنان من الجزيئات المشحونة كهربائياً تسمى: الرياح الشمسية
وغالباً ما تقع الأرض في طريق هذا الهجوم مباشرة
لكن المغناطيسية تجعل الجزيئات المشحونة تنحرف
هذا يعني أن الرياح الشمسية غير قادرة على اختراق الدرع المغناطيسي للأرض
وهكذا تتدفق حول الكوكب دون أن تسبب الأذى
العلامات المرئية الوحيدة لهذه الدراما تظهر بعيداً فوق رؤوسنا: الشفق القطبي الشمالي والجنوبي
ينتج عندما تعلق الجزيئات الشمسية في المجال المغناطيسي للأرض
وتسحب عبر الغلاف الجوي نحو القطبين
الآن، نحن محظوظون على الأرض
لدينا مجال مغناطيسي يحرف الجزيئات ويحمينا
لكن إذا فقدنا المجال المغناطيسي
لن يكون هناك أي شيء يوقف غمر كامل الغلاف الجوي بالإشعاع
والتأثير سيكون أكثر خطورة
لكن ما مدى الخطورة؟
ماذا ستكون العواقب النهائية لكوكب الأرض
إذا اختفى المجال المغناطيسي تماماً؟
خمسة، أربعة، ثلاثة، اثنان، واحد
الإجابة أصبحت واضحة في الآونة الأخيرة فقط
ها قد تم إطلاق القمر الصناعي العالمي المسّاح للمريخ التابع لوكالة ناسا
في بداية عودة الرحلات الأمريكية إلى الكوكب الأحمر
في عام 1996م، أرسلت ناسا قمراً صناعياً للمريخ
المريخ كوكب من الصعب الوصول إليه بمركبة فضائية
حتى بعد 16 مهمة من قبل الولايات المتحدة وروسيا وغيرهما
ماريو أكونا مركز غودرد/ ناسا
ما نزال لا نعلم إن كان للمريخ مجال مغناطيسي حقيقي أم لا
هذه المسألة التي طال أمدها، يأمل ماريو أكونا وفريقه من وكالة ناسا أن تحل في نهاية المطاف
في الواقع ما كشف كان أكثر أهمية بكثير
الطبيعة الكونية ما تزال تفاجئنا، ومن جانبنا لدينا توقعات أعنف
المخفي في تاريخ المريخ، طرح العلاقة بين المغناطيسية والحياة
وهنا حيث نطوّر لعبنا الغالية، أدواتنا
هذا هو مختبرنا
ماريو أحد خبراء العالم في المجالات المغناطيسية لخارج الأرض
وقد أرسل آلات لقياسها لجميع كواكب النظام الشمسي
هذا أرسل إلى المشتري، وزحل وما وراءه
هذا المسافر (1) و (2)ـ
هذا أرسل إلى عطارد مع مارينر (10)ـ
هذا أرسل حول المدار والشمس
هذا أرسل إلى مذنب هالي على سبيل المثال
لقياس المجالات المغناطيسية، ماريو يستخدم تقنية تم اكتشافها منذ قرن ونصف
أسهل طريقة لقياس المجال المغناطيسي باستخدام مغناطيس صغير مثل الذي لدينا
تم تركيبه بطريقة يمكن أن يتحرك بحرية في ثلاثة أبعاد
هذا المغناطيس، ولأن المجال المغناطيسي مجال قوة
سوف يضم نفسه مع المجال المغناطيسي للأرض
في هذا الوضع، في هذا الاتجاه الذي لدينا هنا
الذي يذهب فعلاً إلى اللب بزاوية 70 درجة، ويشير شمالاً
وذلك يعطينا فكرة عن اتجاه المجال
ويمكنك أن ترى أنني إذا جعلت المغناطيس يهتز قليلاً فقط
السرعة التي يرجع بها إلى الموقع الأصلي تعطينا مؤشراً لقوة المجال المغناطيسي
لذلك هي ضعيفة جداً بالنسبة للأرض
وإذا استخدمت مغناطيس دائم قوي
سنرى أن مغناطيس الاختبار يتحرك أسرع بكثير
إذن لو جعلت المغناطيس يعمل عكس ملف
سأحصل على فكرة ليس فقط عن اتجاه المجال، ولكن عن مدى قوته أيضاً
في القمر الصناعي العالمي المسّاح للمريخ
الأدوات إلكترونية بدلاً من الميكانيكية، لكن المبدأ يبقى هو نفسه
مغناطيس كهربائي صغير يعمل ضد (عكس) ملف مغناطيسي
هذا الملف، وهذا المغناطيس
وإذا مررت تيار كهربائي خلال الملف
وقست اضطراب المغناطيس داخل الملف
عندها أستطيع أن أحول إلى الأرض معلومات عن قوة
واتجاه المجال الذي نحاول قياسه
عندما بدأ المساح العالمي للمريخ بإرسال المعلومات
سرعان ما أصبح واضحاً لماريو والفريق أن المريخ اليوم لا يملك مجالاً مغناطيسياً شاملاً
لكن القمر الصناعي كشف أيضاً عن دلائل تشير إلى أن الوضع لم يكن هكذا دائماً
وجدنا هذه المجالات المغناطيسية الضخمة في القشرة
وهل يعقل أن تظهر هذه المجالات غير المتوقعة وغير المعروفة هكذا فجأة!ـ
على الرغم من عدم وجود مغناطيسية قادمة من لب كوكب المريخ
الغريب أن مناطق واسعة من السطح لها مغناطيسية قوية
قشرة المريخ تتكون أساساً من الحمم المتجمدة
في الوقت الماضي عندما كان المريخ مغطى بالبراكين
الصخور البركانية بطريقة ما تمغنطت عندما تكونت
إذا بردت الصخور المنصهرة في مجال مغناطيسي قوي
معادن أساسها الحديد يمكن أن تلتقط تلك المغناطيسية
والصخور الصلبة الناتجة ستكون هي نفسها مغناطيسية
لذلك حقيقة وجود المغناطيسية في قشرة المريخ أثبتت منذ اندلاع أول الحمم
أنه ولا بد أن المريخ كان له مجال مغناطيسي شامل
وليس ذلك فحسب، بل وبشدة أكبر 20 إلى 30 مرة من مجال الأرض
فريق ماريو علم الآن أن المريخ كان له مرة درعاً مغناطيسياً
وأنه في مرحلة ما فُقِد
وبدأوا يتساءلون ما إذا كان هذا قد يكون الحل
لأحد أعظم أسرار النظام الشمسي
العلماء يظنون أن المريخ في شبابه كان من أوجه عدة مكاناً شبيهاً بالأرض
بغلاف جوي سميك ومحيطات من الممكن أنها آوت حياة بدائية
لكن بعد ذلك، وقبل أربعة بلايين سنة تقريباً، دخل الكوكب انحداراً كارثياً
تدريجياً الغلاف الجوي والمحيطات في المريخ اختفت في ظروف غامضة
وكان اللغز، أين اختفت الماء؟
ما العملية التي يمكن أن تسبب فقدان الماء؟
أدرك ماريو بأن اثنين من الأحداث المثيرة في التاريخ المبكر للمريخ يمكن أن يقوداه للإجابة
وجدنا حوضي اصطدام كبيرين جداً في نصف الكرة الجنوبي للمريخ
هما هيلاس وآرجيري
ولا يوجد عليهما مغنطة على الإطلاق
ومن اللافت للنظر أن الصخور خالية من المغناطيسية في هذين الحوضين اللذين تكونا عندما ضرب المريخ نيزكان ضخمان
وكان ذلك غريباً، لأن الاصطدامات الضخمة كان لا بد أنها صهرت القشرة، وعندما بردت مرة أخرى
كان على الصخور أن تصبح ممغنطة من قبل المجال المغناطيسي القوي للمريخ
ومع ذلك لا يوجد أثر للمغناطيسية في هيلاس وآرجيري
وهذا يعني على الفور أنهما تشكلا بعد اختفاء المجال المغناطيسي للمريخ
والتقدير أن هذه الاصطدامات وقعت قبل أكثر من أربعة بلايين سنة
قبل أربعة بلايين سنة عندما بدأ المريخ بفقد الماء والغلاف الجوي
وإن لم يكن كل العلماء يتفقون معه، ماريو واثق بأن التوقيت ليس مجرد صدفة
إذا أوقفنا المجال المغناطيسي، عندها ستصل الرياح الشمسية مباشرة إلى الغلاف الجوي للمريخ
ثم ستحدث عملية مشابهة لعملية التعرية في الصحراء
الرياح تهب وتحمل الرمال بعيداً
في هذه الحالة، الرمال هي جزيئات الغلاف الجوي
ببطء لكن بثبات، غازات الغلاف الجوي، والتي تشمل الماء، حملت بعيداً وخسرها المريخ
خسارة الدرع المغناطيسي سببت الموت للكوكب الأحمر
التعرض إلى الرياح الإشعاعية من الشمس عبر ملايين السنين
نسف غلافه الجوي تدريجياً، تاركاً عالماً مجدباً كما نراه اليوم
إذا كان لنا أن نوقف المجال المغناطيسي للأرض، العملية نفسها ستحدث
الغلاف الجوي للأرض سيكون معرضاً لآثار الحت من الرياح الشمسية
وسيختفي ببطء
مصير المريخ يوحي بأنه من دون حماية الدرع المغناطيسي
الأرض أيضاً يمكن أن تصبح كوكباً ميتاً
الأمر الأكثر إثارة للقلق أن تعلم أن مجالنا المغناطيسي ينخفض بسرعة
الدليل على انخفاضه أتى من مصدر مثير للدهشة
البشرية صنعت الفخار منذ آلاف السنين
علماء الآثار يدرسون الأواني لمعرفة المزيد عن الحضارات القديمة
لكن هذه الأواني عندها قصة أخرى لترويها
أعمال الفخار مثل شريط تسجيل مغناطيسي
إنها تسجل المجال المغناطيسي للأرض عندما يصنع الفخار لأول مرة
الوعاء القديم كبسولة وقت مغناطيسي
جون شو تعلم كيف يستخرج منها أداة قياس دقيقة لقوة المجال المغناطيسي كما كانت في العصور القديمة
مثل الصخور البركانية، الطين يحتوي على قطع صغيرة من معدن أساسه الحديد يسمى أكسيد الحديد المغناطيسي (حجر المغناطيس)ـ
على المستوى المجهري، أكسيد الحديد المغناطيسي يحتوي على الكثير من المناطق المغناطيسية المميزة، في الحقيقة هي مغانط صغيرة
لكن في الطين الخام، كل رأس في هذه المغانط المجهرية له اتجاه مختلف
لذلك فشلت المغانط في تكوين مجال مغناطيسي شامل
هذا يعني أن كتلة الطين على عجلة الخزف في حد ذاتها ليست مغناطيس، ليس بعد، على أي حال
الآن الجزء المثير للاهتمام هو عندما يسخن الوعاء
الحرارة الشديدة في الفرن تمسح كل المناطق المغناطيسية
ولكن عندما يبرد الوعاء، مناطق مغناطيسية جديدة تتشكل في أكسيد الحديد المغناطيسي
وبما أن مناطق مغناطيسية أعيد تشكيلها، فإنها تتماشى مع المجال المغناطيسي للأرض، تماماً مثل إبر البوصلات
مع ملايين المغانط الصغيرة كلها تشير إلى نفس الاتجاه العام
الوعاء نفسه يصبح مغناطيسياً قليلاً
بمجرد أن يبرد، المغناطيسية تُحجز داخله
لذلك إذا أخذنا وعاء قديم مثل هذا، الذي هو من البيرو، عندما برد لأول مرة
جون شو جامعة ليفربول
برد في المجال المغناطيسي القديم للأرض وأصبح ممغنطاً في ذلك المجال
وبطبيعة الحال، إذا كان المجال قوياً جداً، عندها سيكون للوعاء مغنطة قوية
وإذا كان المجال ضعيفاً جداً، عندها سيكون للوعاء مغنطة ضعيفة
من خلال دراسة الفخار من عصور ما قبل التاريخ إلى العصور الحديثة
اكتشف جون مدى التغير الكبير للمجال في القرون القليلة الماضية
عندما رسمنا النتائج بيانياً من قطعة السيراميك
هذا ما نشاهده: تغير معتدل كلما تقدمنا للأمام في الزمن
أكثر من 12 ألف سنة، ارتفاع معتدل ثم هبوط سريع
عندما نقترب من يومنا هذا
معدل التغير على مدى السنوات الثلاث مائة الماضية
أعلى مما كانت عليه في أي وقت من السنوات الخمس آلاف الماضية
تغير من مجال قوي إلى مجال ضعيف، وحدث ذلك بسرعة كبيرة
في ثلاث مائة سنة انخفض المجال 10 بالمائة
ومعدل الانخفاض في تزايد
في قرون قليلة فقط يمكن أن ينتهي تماماً
هل يعني هذا أن الأرض تسلك طريق المريخ؟
لا يوجد سوى مكان واحد للبحث عن جواب
المكان الذي لا يمكن الوصول إليه حيث ينشئ المجال، لب الأرض
ولكن من دون وسيلة للوصول إلى اللب، البروفيسور دان لاثروب يلعب بالنار
كما ويحاول هو وطلابه بناء اللب في مختبرهم
هم يريدون معرفة ما الذي يجعل المجال المغناطيسي يستمر في العمل؟
وما الذي يمكن أن يجعله يختفي؟
صنعوا نموذج اللب المعدني السائل باستخدام الصوديوم
لأنه موصل بشكل عالي، وصهره أسهل بكثير من الحديد
في الواقع، الصوديوم في درجة حرارة الغرفة هو حقاً لين جداً، كالجبنة
دان لاثروب جامعة ميريلاند
بطبيعة الحال، عندما نرفع درجة حرارته إلى درجة غليان الماء تقريباً، عندها سيصبح سائلاً
وعندها تماماً نباشر القيام بتجاربنا
لكنها بالتأكيد تشكل خطراً في المختبر
إذا وضعنا الصوديوم في بعض الماء، ستحصل على انفجارات صغيرة واحتراق يخرج منها
ما تنظر إليه هنا هو جسم كروي يحتوي على حوالي 110 كيلوغرام من الصوديوم
وودرو شو جامعة ميريلاند
عندما نشغل التجربة
سنبدأ بتدوير هذه الكرة، كما تدور الأرض
ثم نأخذ قياسات للمجال المغناطيسي الذي سينشئ من تلقاء نفسه
ما يحاولون صنعه هو مولد كهرومغناطيسي ذاتي المداومة
لأنهم يظنون أن ذلك ما تكون عليه الأرض
العلماء لديهم نظرية حول كيفية نشوء المجال المغناطيسي من اللب
أساسها العلاقة الوثيقة ما بين المغناطيسية والكهرباء
وعلى وجه الخصوص، الحقيقة هي أن التيارات الكهربائية تولد المجالات المغناطيسية
إذا لم يكن هناك تيار كهربائي يمر عبر ملف نبدأ به
برادة الحديد ستسقط وكأنها مجرد فلفل في مقلاة، لكن إذا شغلت التيار الكهربائي
عندها تستطيع رؤية برادة الحديد تصطف باتجاه المجال المغناطيسي
ذلك ناتج عن مرور التيار في الملف الكهربائي
ما نعتقده حقاً أن التيارات داخل لب الأرض المعدني السائل
هي التي تولد المجال المغناطيسي
ولكن ما الذي يولد التيارات الكهربائية؟
الجواب على ذلك في المكان الذي تتعقد فيه الأمور
العلماء يعتقدون أنه مثلما أن التيارات الكهربائية تنتج المجال المغناطيسي
المجال المغناطيسي أيضاً ينتج تيارات كهربائية
السر في ذلك أن المعدن السائل في اللب في حركة ثابتة (مستمرة بانتظام)ـ
إذا أخذت موصلاً متحركاً في مجال مغناطيسي
ستحصل على مجموعة تيارات داخل الموصل
في الأرض، الموصل المتحرك هو بلايين تريليونات الأطنان من الحديد المنصهر
لكن يمكن مشاهدة التأثير في حلقة بسيطة من الأسلاك
موصولة فقط بأميتر يقيس التيارات الكهربائية
إذا حركت الموصل بوجود المجال المغناطيسي للأرض
عندها سيتولد تيارات
بمجرد الحصول على تيارات، ستولد مجالات مغناطيسية
إذاً هي نوعاً ما حلقة دقيقة تتولد بشكل مستمر داخل لب الأرض
قليل من المجالات المغناطيسية بالإضافة إلى حركة السائل
تولد تيارات تجري في اللب
تلك التيارات تولد مزيداً من المجال المغناطيسي، وهذا المجال سيولد تيارات أكثر، وهذه التيارات ستولد مجالاً مغناطيسياً أكثر
لذلك هي نوع من حلقة تغذية مرتدة التي يمكن أن تسبب زيادة المجال المغناطيسي فقط
إذا كان ذلك يحدث في لب الأرض، فينبغي أن يحدث في المختبر
العلماء ليسوا متأكدين تماماً ما الذي جعل مولد (دينامو) الأرض يعمل؟
يمكن أنه حصل على مجال مغناطيسي شارد من الشمس
لكن لجعل نموذج صغير الحجم يعمل، يستخدم دان مغناطيساً قوياً
نحن نعرض مجالاً مغناطيسياً كبيراً على جريان الصوديوم داخل الجسم الكروي
ويمكن الشعور بمدى قوة المجال المغناطيسي هنا
دان، شغل المغناطيس
يمكننا في الواقع أن نرى كيف يجذب هذه السلسلة بقوة كبيرة جداً
يستطيع أن يمسح أي بطاقات إئتمانية سيئة يمكن أن تكون معك بسرعة
إذا كانت نظرية المولد الكهرومغناطيسي صحيحة
عندها المجال المتولد بواسطة هذا اللب المصغر سيكون أقوى من المجال الذي بدأوا به
المغناطيسية تنمو بسرعة، بالاعتماد على رسم طاقة حركة الصوديوم الموصل السائل
إنه شيء لم يحققوه بعد
لكنهم بالفعل كشفوا دليلاً حاسماً عمّا يمكن أن يسبب خسارة المجال المغناطيسي للكوكب
حسناً، أظهرت التجارب المختلفة التي تم تنفيذها أن حركة المعدن السائل
أمر حاسم لكي ينشأ المجال المغناطيسي
وبالتالي، إذا برد اللب في وقت ما لدرجة أن الحديد السائل تجمد وتوقف عن الحركة
فإن المولد سيتوقف عن العمل
هذا قد يكون السبب في فقدان المريخ لمجاله المغناطيسي في وقت مبكر جداً من تاريخه
لأن المريخ كوكب أصغر فإنه سيبرد بسرعة أكبر من الأرض
لذلك هناك فرصة جيدة جداً أن المريخ ببساطة أصبح بارداً جداً ليحافظ على مولده النشط
يمكن أن يكون اللب المعدني السائل قد تجمد في مرحلة ما
لكن هل ما حدث للمريخ، سيحدث في نهاية المطاف للأرض؟
لب الأرض يبرد ببطء شديد، ربما بمعدل 100 درجة لكل بليون سنة
بيتر أولسون جامعة جونز هوبكنز
لذا في نهاية المطاف كل اللب سيتجمد
عندها سيموت المولد
لكن العلماء يحسبون أن تبريد لب الأرض
بطيء جداً، ذلك الوقت سيكون بعد بلايين السنين في المستقبل
المجال المغناطيسي للأرض موجود منذ مدة طويلة لا تقل عن بليوني سنة
استمر لمدة طويلة، لأنه يملك مصدر طاقة حرارية أصيلة كبيرة جداً
ورثها لب الأرض عند تشكل الأرض
لذلك تستطيع الأرض الحفاظ على المجال المغناطيسي لبلايين وبلايين السنين من الزمن
الأكثر من ذلك، أن تاريخ انخفاض المجال الذي كُشِف وفقاً لسجلات الفخار، لا يتلاءم مع فكرة
أن مُولّد الأرض الداخلي سيتوقف
المثير للدهشة، أن مجال الأرض يتضاءل بسرعة كبيرة
إذا أوقفنا تدفق الحرارة في لب الأرض
ذلك سيستغرق مئات الآلاف من السنين، وربما ملايين السنين لكي ينخفض المجال
ماريو أكونا مركز غودرد/ ناسا
ولكن ليس هذا ما نراه فعلاً
نحن نرى أن: انخفاض المجال أسرع بكثير من قبل
مما يعني أن هناك شيئاُ آخر يحدث في حالة الأرض
لكن ما هو؟ للبحث عن دلائل لما يحدث في عمق كوكبنا
العلماء حولوا انتباههم لسلسلة من الجزر البركانية في وسط المحيط الهادي
هنا، يوجد سجل لمجال الأرض المغناطيسي يرجع لملايين السنين
تسجيل، ليس للانخفاض التدريجي، ولكن لسلسلة من الاضطرابات المغناطيسية المذهلة
على الجزيرة الكبيرة لهاواي، بعض الحرارة
التي تشغل مولد الأرض تجد طريقها إلى السطح
من عدة سنوات إلى الآن جبل كيلاوي يثور باستمرار
علماء من معهد المسح الجيولوجي بحاجة لأخذ عينات من الحمم البركانية لإبقاء العين على البركان
إنها تتصلب بسرعة كبيرة، كما ترون
لكن الجيوفيزيائي مايك فولر مهتم بالحمم لسبب آخر
هي تخبره عن المجال المغناطيسي للأرض
كل شيء يبدأ عندما تضرب الحمم البحر
يمكنك أن ترى الحمم تتحرك للأسفل من البركان إلى هنا
مايك فولر جامعة هاواي
في بعض الأحيان عبر قنوات، في الغالب عبر قنوات
الآن سنبدأ بمشاهدة الحمم تخرج ثم تدخل الماء
وتكوّن الجزء الأحدث لسلسلة جزر هاواي
وبما أن هذه الحمم تضرب مياه البحر، بطبيعة الحال فإنها ستبرد وتتصلب بسرعة كبيرة جداً
وشيء رائع جداً يحدث
إنها في الواقع كالمصيدة... إنها تسجل المجال المغناطيسي للأرض
لأن الحمم تتصلب وتبرد، فإن هذه الصخور البركانية تحفظ تسجيل المجال المغناطيسي للأيام
لكن براكين هاواي تثور وتركد، منذ بلايين السنين، مشكّلة هذه الجزر
كل طبقة من الحمم تحتوي على تسجيل للمجال المغناطيسي عند وقت ثورانه
لذلك أرخبيل (مجموعة جزر) هاواي هي تاريخ مخبئ لمغناطيسية الأرض
يعود لـ 5.5 مليون سنة
هذا التسجيل يظهر أن تقلبات كثيرة حدثت لقوة المجال
لكنها تحتوي على شيء آخر له أهمية كبيرة
عندما تبرد الحمم ـ كما هو الحال مع الفخار ـ مناطق مغناطيسية تتشكل داخلها
تتصرف كإبر بوصلات مجهرية، تسجل ليس فقط مدى قوة المجال
ولكن أيضاً في أي اتجاه يشير
المجال المغناطيسي اليوم يمتد من الجنوب إلى الشمال
وهذا هو سبب إتجاه إبر البوصلات نحو القطب الشمالي
وتدفقات الحمم الأخيرة تسجل مجالاً يشير للشمال
ولكن قبل 50 سنة، عندما قام العلماء بقياس المغناطيسية المحصورة في عينات الحمم الأقدم
حققوا اكتشافاً مذهلاً
كانت كل المغانط المجهرية داخل الحمم تشير إلى الجنوب
عندما نعود إلى الوراء قرابة سبع مائة ألف سنة نجد ظاهرة لا تصدق
فجأة الصخور تمغنطت باتجاه عكسي
بدلاً من أن يكون لديها تمغنط نحو الشمال مثل مجال اليوم، لديها تمغنط نحو الجنوب
يبدو أنه قبل 780 ألف سنة
يجب أن تكون حمم هاواي بردت بوجود مجال مغناطيسي شامل
كان يمتد إلى الجنوب منطلقاً من الشمال
بالضبط عكس اليوم
وكان الأثر الغريب في مرحلة ما هو:ـ
أن كامل المجال المغناطيسي الشامل فجأة انقلب 180 درجة
عكس الاتجاه تماماً
كان من الصعب على الناس التصديق، لم تعجبهم فكرة أن المجال عكس اتجاهه
لقد استغرق الأمر 50 سنة لإقناع الناس بذلك
ولكن في نهاية المطاف أصبح حقيقة مؤكدة من خلال العمل على هذه الجزيرة
لأنك إذا واصلت النزول بالزمن فستجد أنه
بعد حوالي مائتي ألف سنة أخرى
سيتغير مرة أخرى، وسترى هذه السلسلة مستمرة
وكلما درسوا عينات من الحمم الأقدم والأقدم
وجد العلماء انعكاسات أكثر وأكثر بمعدل انعكاس واحد كل مائتي ألف سنة
وهكذا وبالوقت الذي أنجز العلماء ذلك، من الواضح جداً أن المجال انعكس في الواقع
ولكن إذا انعكس المجال كثيراً في الماضي، فإنه بالتأكيد يجب أن يحدث مرة أخرى في المستقبل
انعكاس المجال المغناطيسي للأرض ظاهرة غير عادية
لكن عملية الانعكاس هذه متكررة باستمرار
آخر انعكاس كان قبل 780 ألف سنة
قبل ذلك حدث انعكاس قبل مائتي ألف سنة، وقبله حدث مرة أخرى
في الواقع أقل من 200، بمعنى أننا متأخرين قليلاً عن الانعكاس
هل هذا هو سبب ضعف المجال اليوم؟
هل يمكن أنه يستعد للانعكاس؟
يحتاج العلماء لاكتشاف ما إذا كان هناك رابط
ما بين التغيرات في قوة المجال المغناطيسي، وبين التغيرات في اتجاهه
لقد كانت مشكلة محيرة جداً، شيء يصرخ بحثاً عن إجابة
وأجهزة الحاسوب تصبح قوية بما يكفي لكي تحل في الواقع مجموعة كاملة من المعادلات
تصف انتقال الحرارة في لب الأرض، وكيف أن الحركة تولد مجالاً مغناطيسياً
غاري غلاتزماير جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز
في التسعينات، قرر الفيزيائي غاري غلاتزماير الشروع في تجربة طموحة للغاية
وضع كل الحقائق الأساسية التي اكتشفها العلماء عن لب الأرض المنصهر في نموذج حاسوبي:ـ
عشرات المعادلات تصف أبعاده، درجة حرارته، لُزوجته، وغيرها
ثم ترك النموذج يعمل
ليرى كيف تطور المجال المغناطيسي عبر مئات الآلاف من السنين عن طريق محاكاة الزمن
من المهم أن ندرك كم الوقت التي تأخذه هذه المحاكاة
في كل مرة يحل الحاسوب معادلات تقدم كامل الحل في خطوة واحدة
ووقت الخطوة عادة 10 أيام
وخلال عشرة أيام لا تتغير الأمور كثيراً
ما يعني أنه عليك القيام بالكثير الكثير من الحلول
عليك القيام بحلها ملايين المرات، عشرات ملايين المرات
من أجل أن تكون قادراً على محاكاة مئات الآلاف من السنين، وهذا ما كنا بحاجته
حالة واحدة يمكن أن تستغرق 6 أشهر من العمل على أسرع جهاز حاسوب في العالم
استخدمت حواسيب فائقة، من قسم الطاقة
من وكالة ناسا ومؤسسة العلوم الوطنية
وبغض النظر عن مكان وجودي، فإن أول شيء أفعله هو التأكد من أن أجهزة الحاسوب لم تتعطل
شيء كنت أفعله كل يوم، سبعة أيام في الأسبوع لأكثر من أربع سنوات
وأتذكر أنه كانت هناك فترة من الوقت
أعتقد أنها كانت في الخريف، وكنت مسافراً إلى جامعات أخرى لإجراء محادثات في العمل
وبعد عدة أسابيع عدت وقررت
حسناً، الآن أنا بحاجة لرؤية تفاصيل المجال المغناطيسي
ولاحظت أنه كان في قطبية معكوسة
كان معكوساً حقاً، وهذا شيء لم أكن أتوقعه
بعدها نظرت بتركيز إلى لقطات كثيرة أخذت خلال فترة غيابي
وأدركت أن المجال في الواقع ينعكس بصورة تلقائية
كانت هذه المرة الأولى التي تحدث، وكنا متلهفين جداً للكتابة حول هذا الموضوع
وكان مثيراً حقاً
وكلما استمرت التجربة، تحدث الانعكاسات
كل مائة ألف سنة أو نحو ذلك من محاكاة الزمن
والأهم، أنه في كل مرة انعكس فيها المجال، فالعملية تبدأ بنفس الطريقة
والمثير للاهتمام ، أنه كلما تنعكس قطبيتها، اتجاهها
يحدث ذلك عندما تكون القوة المغناطيسية ضعيفة جداً
القوة تنخفض وتنخفض وأخيراً عندما يصبح الجزء ثنائي القطب ضعيفاً جداً
عندها ينعكس المجال
وهنا كان الدليل على مانشهده اليوم
فقدان قوة المجال، في الواقع مرتبطة ببداية الانعكاسات
الأكثر من ذلك، غاري يمكن أن يعرف لماذا الانعكاسات يبشر بها الضعف في المجال
الآن، هذا الفيلم سيعرض جزءاً من محاكاة عبور انعكاس مجال مغناطيسي
ما تراه هنا بالأزرق يمثل مجالاً مغناطيسياً يتجه إلى الداخل
والذهبي يمثل مجالاً مغناطيسياً يتجه إلى الخارج
في نموذج غاري، الانعكاسات تبدو أنها تبدأ مع ظهور جزر من اللون الأزرق في اللون الذهبي والعكس بالعكس
هذا هو الشذوذ المغناطيسي، مناطق من اللب يتدفق مجالها بالفعل بطريقة خاطئة
وباستمرار نموها، هذه البقع التي انعكس مجالها تبدأ بالخروج من المجال الرئيسي
مما يجعلها أضعف وأكثر عرضة للانعكاس
كما ترى، بمرور الوقت، المجال يصبح أكثر وأكثر تعقيداً
ومن ثم تحصل على نمو شاذ في نصف الكرة الشمالي
حيث المجال المغناطيسي الآن يخرج
هناك انعكاس
المجال المغناطيسي الآن يمتد خارجاً من نصف الكرة الشمالي، داخلاً في نصف الكرة الجنوبي
والسؤال الملح الآن هو: هل ما يحدث في نموذج غاري ينعكس على الأرض الحقيقية؟
هل الـ300 سنة انخفاض في مجالنا الذي اكتشفه صناعة الفخار
تعني أن مناطق الشذوذ المغناطيسي تتشكل عميقاً تحت أقدامنا؟
إذا كان الأمر كذلك، عندها الانعكاس يمكن حدوثه حقاً
المثير للدهشة، أن هناك سجلات مفصلة تغطي بالضبط فترة الـ300 سنة
سجلات الكتب لصاحبة الجلالة نيفي
بالنسبة للجيوفيزيائي جيرمي بلوكسهام لقد اكتشف
أن بحارة القرن الثامن عشر والتاسع عشر كانوا منزعجين من المجال المغناطيسي
بالرجوع إلى أيام جيمس كوك عندما كان يقوم برحلاته الاستكشافية
جيرمي بلوكسهام جامعة هارفارد
كانت البوصلة الوسيلة الأساسية للملاحة
ومع ذلك، إبرة البوصلة لم تتجه نحو الشمال الصحيح
نحو القطب الشمالي الجغرافي الحقيقي، بدلاً من ذلك أشارت نحو الشمال المغناطيسي
بالنسبة للبحارة، معرفة الفرق بين الشمال الحقيقي والشمال المغناطيسي
هي مسألة حياة أو موت
ولكن لأنهم مدركين جيداً، أن الشمال المغناطيسي مستمر في الحركة
تجولوا تقريباً بالقرب من القطب حيث أن المجال يتغير تدريجياً
لأن الملاحين بحاجة لقياس الفرق بين الشمال المغناطيسي والشمال الحقيقي
زاوية التغير
فعلوا ذلك من خلال مقارنة وجهة بوصلاتهم مع الحساب الفلكي للشمال الحقيقي
المشكلة كانت في إيجاد الشمال الحقيقي، وكان بإمكانهم فعل ذلك عن طريق النظر إلى الشمس عند الظهيرة
عندما تكون في أعلى ارتفاع في السماء، بدلاً من ذلك، يتم قياس الزاوية التي تصنعها الشمس عند شروق الشمس أو غروبها
هنا، في 8 يونيو عام 1770، لدينا اختلاف مغناطيسي بمقدار 4 درجات و 53 دقيقة شرقاً
الآلاف من هذه الملاحظات، جنباً إلى جنب مع قياسات مبكرة للقوة الموضعية للمجال
مكنت جيرمي لإعادة تشكيل انحسار وتدفق المجال المغناطيسي على مدى القرون الثلاث مائة الماضية
وما الذي يكشف عن منطقة واحدة معينة فهذا أمر بالغ الأهمية
لقد رأينا تغيرات مفاجئة جداً في المجال المغناطيسي للأرض تحت المحيط الأطلسي الجنوبي
تحت الأطلسي الجنوبي، وجد جيرمي أدلة واضحة لمنطقة شذوذ مغناطيسي
تقع حيث المجال بالفعل بدأ بعكس الاتجاه، وهذا الشذوذ في توسع
ونحن ندخل في بداية القرن العشرين، نرى ظهور بقعة جديدة من التدفق العكسي
منطقة حيث خطوط المجال، بدلاً من أن تخرج من اللب، هي تلتف عائدة إلى اللب
ثم هذه البقعة تنجرف نحو الغرب
وتندمج مع بقعة أخرى من التدفق العكسي
لتشكل منطقة كبيرة من ما نسميه "جنوب المحيط الأطلسي الشاذ"ـ
حيث أن المجال أضعف بحوالي 30 بالمائة
وتلك البقعة توسعت بشكل كبير خلال السنوات المائة الأخيرة على وجه الخصوص
إذاً سؤال واحد كلنا نسأله لأنفسنا في هذه اللحظة هو:ـ
هل المجال المغناطيسي للأرض على وشك أن ينعكس؟
في منطقة من اللب تحت الأطلسي الجنوبي بـ2000 ميل
التيارات المغناطيسية عكست اتجاهها
خرجت من المجال الرئيسي، مسببة انخفاضاً في قوتها
إذا استمرت الأمور على هذا المنوال
عندها سنواجه ظاهرة مغناطيسية، لم تشهد الأرض مثيلاً لها منذ 780 ألف سنة
انعكاس كامل للمجال الشامل الداخلي
بالفعل لا يوجد هناك سؤال فيما إذا كان المجال المغناطيسي للأرض سينعكس مرة أخرى
السؤال ليس إذا كان هذا سيحدث أم لا، إنما متى سيحدث؟
في الواقع، في المائة سنة الماضية
قوة المجال المغناطيسي للأرض انخفضت
وهو ما يدل على أننا يمكن أن نكون على وشك الانعكاس
متوسط الزمن بين الانعكاسات هو على افتراض بضع مائة ألف سنة
نحن في الواقع نوعاً ما نقترب من أحدهم
لا يوجد أحد شهد فيما مضى انعكاساً مغناطيسياً
إذا كان هذا حقاً بداية انعكاس، ماذا سيحدث بالضبط بعد ذلك؟
رجل واحد قد يعرف، إنه الجيولوجي روب كو
لمدة 25 عاماً، كان يأتي لجبل ستينس في ولاية أوريغون
ركام كبير من مئات تدفقات الحمم البركانية القديمة
قبل 16 مليون سنة، كان هناك سلسلة ضخمة من الانفجارات البركانية هنا
يمكنك أن تختار المئات من الحمم المتدفقة على ذلك الجانب
كل سلسلة تصف تدفق حمم مختلف، إنها أكثر من 3000 قدم مغطى بالحمم
الذي يجعل جبل ستينس مميزاً، هو الـ16 مليون سنة الماضية
عندما ثارت هذه الحمم، المجال المغناطيسي كان في منتصف انعكاس
بأخذ عينات من عشرات التدفقات على طول الطريق إلى أعلى الجبل
روب وزملائه جمعوا معاً سجلاً مفصلاً لهذا الانعكاس المغناطيسي
على رغم أنه كان مدهشاً جداً، إلا أنه لم يوافق الجميع عليه
الذي وجدناه: أنه عندما بدأ الانعكاس، قوة مجال الأرض
انخفضت بشكل كبير، بنسبة 80 أو 90 بالمائة
المجال بدأ يشير إلى الجنوب
ولكن بما أنه أصبح أضعف، اتجاه المجال بدأ يتغير بطريقة متقطعة
بعد 300 سنة، انقلب 180 درجة كاملة ليشير شمالاً
وقوة المجال بدأت تعود
ولكنها لم تتمكن من الاحتفاظ بالقطبية، وتراجعت عن الانعكاس، والقوة انهارت مرة أخرى
روب كو جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز
مرة أخرى درع الأرض المغناطيسية اختفت عملياً، هذه المرة لـ3000 سنة
والذي تبقى كان تغيراً سريعاً جداً
وجد روب تدفقاً سجّل هذه الانعكاسات الكبيرة حتى عندما بردت الحمم
وما وجدناه كان أصعب من أن يصدق
التبريد السريع للحواف في القاع والقمة أخذوا اتجاهاً واحداً
مثل ذلك التدفق الذي في الأسفل
بينما المنتصف له اتجاه أبعد بـ 60 درجة
لقد كان وكأنه عندما بردت الحمم، تغير إتجاه المجال 60 درجة
والذي إذا حسبته، ستجد 6 درجات من التحرك في اليوم
إذا راقبنا هذا بالبوصلة، سنكون قادرين على رؤية تغير الاتجاه بأعيننا
لقد كان أمراً مدهشاً واستثنائياً
طبقات الحمم في جبل ستينس توحي بأننا يمكن أن نكون في فوضى مغناطيسية
مع تغير الشمال المغناطيسي من يوم إلى آخر
والأخطر من ذلك، ربما لآلاف السنين
الدرع المغناطيسية للأرض ستكون ضعيفة، وهذا سيؤثر على كل شخص على هذا الكوكب
قوة المجال المغناطيسي ستكون أضعف، ربما بعشر مرات
ربما بمائة مرة أضعف مما هو عليه اليوم
وهذا يعني أن أشعة كونية أكثر ستعبر
وهذا بالأساس سيفتح دفاعاتنا أمام الإشعاع الشمسي وأشعة المجرة لكي تضرب الغلاف الجوي مباشرة
وهذا يعني أن الإشعاع على مستوى سطح الأرض سيزداد كذلك
أحد التقديرات هي أن تعرضنا الكلي للإشعاع الكوني سيتضاعف
وفي بعض الأماكن يمكن أن يكون أسوأ
اليوم، المجال المغناطيسي يركز الإشعاع الفضائي نحو أقصى الشمال والجنوب
حيث يعيش عدد قليل من الناس
لكن مع انهيار المجال الرئيسي، ما تبقى من المجال الضعيف سيكون له تركيباً أكثر تعقيداً
بدلاً من أن يكون هناك قطبان مغناطيسيان فقط، يمكن أن يكون أربعة أو حتى ثمانية
تتحرك ببطء فوق سطح الأرض
تركيب المجال المغناطيسي لن يكون لطيفاً
التركيب الذي لدينا اليوم مريح وبسيط وثنائي القطب
يميل إلى صرف الجزيئات المشحونة ـ الإشعاع الكوني ـ إلى أقطاب الأرض
بدلاً من ذلك سيكون هناك عدة أقطاب في جميع أنحاء الأرض، وربما قريبة من خط الاستواء
وهكذا، لن يكون المجال أضعف فقط
المجال سيميل إلى تركيز الإشعاع الكوني نحو خطوط العرض المنخفضة حيث يعيش معظم الناس
وهذا يعني للأسف مزيداً من الوفيات الناجمة عن السرطان
تقريباً 15 شخص لكل مليون نسمة سنوياً
تلك هي أعداد الوفيات التي نتحدث عنها
وإذا ضاعفت ذلك على جميع سكان الأرض، ستحصل على رقم كبير جداً
من المستحيل أن نعرف على وجه اليقين، ولكن أفضل تخمين
هو أن مائة ألف شخص كل سنة سيموتون من مستويات الإشعاع الفضائي المتزايدة
ولكن بطبيعة الحال، فهذا ما يزال يمثل مجرد زيادة ضئيلة نسبياً في معدل الإصابة الكلي بالسرطان
لذلك لن تحدث كارثة
سيكون شيئاً نهتم به، لكن لن تكون هناك أحداث كارثية
وبالتأكيد في الوقت الذي سيحدث ذلك، الحضارة ستبرز كيفية التعامل معه
المجال سيعود
في حالة المريخ نحن نعلم أن مجاله لن يعود
لقد ذهب منذ بلايين السنين، والتأثير كان
خطيراً للغاية على الغلاف الجوي للمريخ
ولكن بالنسبة للغلاف الجوي الأرضي فقط بضعة آلاف من السنين لن يكون هناك مجالاً مغناطيسياً
وليس من المتوقع أن يؤدي ذلك إلى تجريد كبير جداً للغلاف الجوي
العلماء يعرفون الآن أن الانعكاس المغناطيسي
سيأتي حتماً، وستكون له عواقب خطيرة على أحفادنا
ولكنها لن تكون كارثة لكوكب الأرض
وعلى أبناء أبناء أبنائنا أن ينتظروا حتى يصبح الشمال جنوباً
قد يجدون أن عالماً من دون مجال مغناطيسي قوي سيكون له بدائله
الشيء الجميل أنه سيكون من الممكن رؤية الشفق كل ليلة في جميع أنحاء الأرض
حتى لندن، خلفي، على سبيل المثال
قد نكون قادرين على رؤية شفق عظيم في كل ليلة من السنة
يلمع ويتحرك في السماء كلما ضربت الرياح الشمسية الغلاف الجوي بشكل مباشر
ويضيء مثل ضوء النيون
الشفق سيكون مثيراً للغاية
أستطيع أن أتصور مجالاً مغناطيسياً حيوياً مثيراً جداً خارج الأرض خلال الانعكاس المقبل
أحب أن أرى الانعكاس يحدث، ولكن هذا سيجعلني أعيش أطول مما خططت له
ولكنه سيكون جميلاً جداً
في الحقيقة إنها ستكون أحد أعظم التحديات في الحياة، ونحن لم نشاهد أبداً كيف تحدث هذه الأمور
أود حقاً أن أعرف كيف ستحدث؟ ولماذا ستحدث؟
ومتى ستحدث مرة أخرى؟
ترجمة أ. محمود عادل