يكشف نموذج جديد كيف حافظ نواة الأرض على مجال مغناطيسي مستقر حتى قبل تشكل النواة الداخلية، مما يوفر رؤى حول أصول الحياة ومستقبلنا التكنولوجي.
تستفيد الأرض من وجود مجال مغناطيسي، يعمل كدرع يحميها من الإشعاع الكوني الضار، ويُمكّنها من الحياة. في المقابل، تتعرض كواكب مثل المريخ لوابل مستمر من الجسيمات المشحونة، مما يخلق بيئة أكثر عدائية.
يعزو العلماء المجال المغناطيسي للأرض إلى ما يُعرف بنظرية الدينامو. ووفقًا لهذا التفسير، يُسبب التبريد البطيء لنواة الحديد والنيكل السائلة تيارات حمل حراري قوية في اللب الخارجي. ومع دوران الأرض، تنحرف هذه التيارات، وتتحرك في أنماط حلزونية. تُولّد حركة المعدن السائل تيارات كهربائية، وهذه بدورها تُولّد مجالات مغناطيسية، تُشكّل جزءًا كبيرًا من المجال المغناطيسي الواقي للأرض.
لكن لهذه النظرية حدود. فقبل أن تبدأ النواة الداخلية بالتصلب - وهو حدث وقع قبل حوالي مليار سنة - كانت سائلة بالكامل. وهذا يثير سؤالاً جوهرياً: هل كان من الممكن وجود مجال مغناطيسي في هذا الوقت المبكر؟
تُقدّم دراسة حديثة نُشرت في مجلة "نيتشر" إجابةً على هذا التساؤل. قدّم ثلاثة علماء جيوفيزيائيين صينيين رؤى جديدة تُلقي الضوء على هذا اللغز القديم.
نموذج جديد يوفر الإجابة
نظرًا لأنه من المستحيل مراقبة الجزء الداخلي للأرض والعمليات التي تحدث داخلها بشكل مباشر، فإن علماء الأرض يدرسونها باستخدام النماذج الحاسوبية.
طوّر العلماء نموذجًا للأرض لاختبار ما إذا كان بإمكان نواة سائلة تمامًا أن تُنتج مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا. حُسبت عمليات المحاكاة جزئيًا باستخدام الحاسوب عالي الأداء "بيز داينت" في مركز علوم وهندسة الفضاء والكون (CSCS) في لوغانو.
في عمليات المحاكاة، يُظهر الباحثون النظام الفيزيائي الصحيح الذي لا تؤثر فيه لزوجة نواة الأرض على تأثير الدينامو. هذا يعني أن المجال المغناطيسي للأرض تشكّل في بداياتها بطريقة مشابهة لما هو عليه اليوم.
يُعدّ فريق الباحثين أول من نجح في تقليل تأثير لزوجة نواة الأرض إلى قيمة ضئيلة في النموذج. يقول يوفينغ لي، الباحث الرئيسي في الدراسة: "حتى الآن، لم يتمكن أحد من إجراء مثل هذه الحسابات في ظل هذه الظروف الفيزيائية الصحيحة".
فهم تاريخ المجال المغناطيسي للأرض
ويقول المؤلف المشارك في الدراسة آندي جاكسون: "تساعدنا هذه النتيجة على فهم تاريخ المجال المغناطيسي للأرض بشكل أفضل، كما أنها مفيدة في تفسير البيانات من الماضي الجيولوجي".
يُلقي هذا الاكتشاف ضوءًا جديدًا على نشأة الحياة. فقبل مليارات السنين، يُرجَّح أن الحياة استفادت من المجال المغناطيسي، الذي حجب الإشعاعات الضارة من الفضاء، مما جعل تطورها ممكنًا في المقام الأول.
ويستطيع الباحثون أيضًا استخدام النتائج الجديدة لدراسة المجالات المغناطيسية للأجرام السماوية الأخرى، مثل الشمس أو كواكب المشتري وزحل.
لكن المجال المغناطيسي للأرض لا يحمي الحياة فحسب، بل يلعب دورًا حيويًا في تمكين الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والعديد من جوانب الحضارة الحديثة الأخرى. يقول جاكسون: "لذلك، من المهم فهم كيفية تشكل المجال المغناطيسي، وكيف يتغير بمرور الوقت، والآليات التي تحافظ عليه. إذا فهمنا كيفية تشكله، يمكننا التنبؤ بتطوره المستقبلي".
DOI: 10.1038 / s41586-025-09334-y
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
لماذا أدخلتَ الله إلى الغرفة؟ ما زلنا نحاول فهم تداعيات هذه المقالة وتداعياتها، وقد ذكرتَ اسم الله بالفعل؟ هل أنت مما يُسمى "كسول العقل"؟
هناك مثل يقول: السماوات لله والأرض للبشر، ومثل آخر يقول: لا تستكشفوا أعماق البحار. ومع ذلك، فالبحث العلمي أحيانًا يكون مفيدًا للبشر، وأحيانًا أخرى غير ضروري. في هذه الحالة، عندما يُقرر الخالق إحداث ثقب صغير في الغلاف الجوي لتدمير نصف البشرية أو كلها، فالأمر يعتمد بالطبع على متغيرات عديدة، فلا أحد يستطيع إيقافه.