Jordens magnetfelt, som beskytter jorden og vores 1300 satellitter mod partikler fra rummet, bliver svagere og svagere. En DTU-forsker præsenterer et bud på årsagen.
Gennem de seneste 175 år er jordens magnetfelt blevet svagere og svagere, og i dag er det ni procent svagere end i 1840. Forskere har længe undret sig over, hvad årsagen kan være, men seniorforsker Chris Finlay fra DTU Space har fundet en mulig forklaring: Det er de flydende metaller, der flyttes rundt i en gigantisk malstrøm under jordoverfladen, som er den primære årsag til faldet i magnetfeltets styrke. Malstrømmen består af enorme mængder af flydende jern og nikkel, der bevæger sig rundt i en hvirvel i et 7.000 km tykt bælte i jordens ydre kerne.
”Bevægelsen foregår i sneglefart – omkring 10 km om året,” fortæller Chris Finlay, der har studeret malstrømmen på baggrund af data fra satellitterne Ørsted, Champ og Swarm.
”Sammenlignet med den hastighed, som de tektoniske plader bevæger sig med, er det dog ret hurtigt, så vi har brugt satellitdata til at finde ud af, hvad det betyder. Og det viser sig, at malstrømmen kontrollerer en meget stor del af jordens magnetfelt, nemlig det såkaldte nord-syd-dipolfelt,” siger Chris Finlay.
Særlig interessant er et område i malstrømmen under Det Indiske Ocean, som flytter materiale fra Sydpolen nordpå mod ækvator. Det er bevægelser som den, der svækker magnetfeltet. Især da den del af malstrømmen, som egentlig burde flytte materiale fra ækvator mod Sydpolen, og som ligger ved Sydamerika, ikke er ligeså aktiv. Malstrømmen bevæger sig i et område fra 2900 km til omkring 5000 km under jordoverfladen, hvor den indre, solide kerne begynder. Trykket er på to millioner atmosfære svarende til 400 elefanter på en højhælet sko, og varmegraderne er 4000-6000 grader. Metallerne er under disse omstændigheder lige så flydende som vand ved stuetemperatur.
En svækket dynamo
Det flydende metal virker som en dynamo i planet-størrelse; det omdanner kinetisk energi (bevægelsesenergi) til elektromagnetisk energi, som derved skaber magnetfeltet. Bevægelserne i det flydende metal styres – ligesom vejret ved overfladen – af konvektion (bevægelse fremkaldt af temperaturforskelle, red.) og af jordens rotation, der producerer den såkaldte magnetiske dipol.
Udover den store malstrøm findes også en masse mindre hvirvler, der komplicerer billedet; igen ligesom vejret ved overfladen.
En dag vil feltet være så svagt, at dipolen rammer nul. Ud fra geologiske undersøgelser har man kendskab til hundredevis af polvendinger. I en relativt kort periode under disse polvendinger, vil der hverken være nord eller syd, men stille og roligt vil polerne skifte. Syd bliver til nord. Med den hastighed magnetfeltet aftager med for tiden, vurderer Chris Finlay, at der vil gå omkring 2000 år, inden vi rammer det punkt. Og han siger, at vi har god tid til at omstille os. Det er dog usikkert, om den nuværende hastighed vil forblive den samme.
Behov for præcise prognoser
Men indtil da er der også god grund til at holde øje med magnetfeltet. For over os hænger omkring 1300 satellitter, og jo svagere magnetfeltet bliver, jo mere udsættes de for stråling fra især solen.
”Hvis du ser på et kort over, hvor satellitter i rummet svigter, så er det typisk de steder, hvor magnetfeltet er svagest. For det er der, de ladede partikler fra rummet kommer tættest på satellitternes kredsløb og kan forstyrre dem,” siger Chris Finlay.
Han fortæller, at netop satellitternes sikkerhed er den største bekymring i forhold til magnetfeltet og der, hvor hans forskning får praktisk betydning. Der er nemlig brug for præcise prognoser for magnetfeltets styrke, så man kan tage højde for øget stråling, når man planlægger nye satellit-missioner mange år frem i tiden.
”Vores modeller viser os, at malstrømmen vil fortsætte med at skabe et fald i magnetfeltets styrke de næste årtier. Derefter afviger modellerne fra hinanden. Så det er ligesom en vejrudsigt. Vi kan godt sige noget om de næste par dage (i denne sammenhæng årtier), men det bliver meget sværere, når vi skal se længere frem,” siger Chris Finlay.