Noin 2250 kilometrin syvyydessä jalkojemme alla piilee sulasta raudasta tehty mylly, joka mahdollistaa elämän maan päällä.
Tämä sähköä johtava sula rautaydin ympäröi planeettamme kiinteämpää sisäydintä ja muodostaa tiedemiesten kutsuman ”geodynamon” eli prosessin, joka tuottaa meitä ympäröivän magneettikentän. Tämä kenttä on riittävän voimakas suojaamaan maata suurimmalta osalta auringon tuottamaa haitallista hiukkassäteilyä. Myllyn merkityksestä saa jonkinlaisen käsityksen kun vertaa maan elinolosuhteita Marsiin, jossa tällaista magneettikenttää ei ole.
Maan ytimestä on erittäin vaikea saada tietoa suoraan. Siksi magneettikentän muutokset ovat yksi harvoista tavoista yrittää selvittää mitä syvällä alapuolellamme tapahtuu.
Koska magneettikentällä on valtava rooli elämän jatkuvassa selviytymisessä, tutkijat ovat aina yrittäneet ymmärtää tämän elämää ylläpitävän dynamon toimintaa ja käyttäytymistä. Nyt on käynyt ilmi, että opittavaa on vielä paljon.
Journal of Studies of Earth’s Deep Interior -lehdessä julkaistussa uudessa tutkimuksessa Edinburghin yliopiston tutkijat havaitsivat, että maan ulomman nestemäisen ytimen sula virtaus muutti dramaattisesti suuntaa noin vuonna 2010 päiväntasaajan Tyynenmeren ympärillä.
Tämä on ristiriitaista ja yllättävää, sillä tähän saakka tiede on olettanut, että ulkoytimen virtaus kulkee enimmäkseen länteen.
– Tyynenmeren alla tapahtuva laajamittainen virtauksen suunnanmuutos herättää uusia kysymyksiä maan syvän sisäosan käyttäytymisestä, totesi päätutkija, Edinburghin yliopiston Frederik Dahl Madsen Popular Mechanics -julkaisun mukaan.
– Tutkijat haluavat nyt ymmärtää, edustaako suunnanmuutos lyhytaikaista vaihtelua, osa toistuvaa värähtelyä vai uutta vakaata tasapainoa ydinkierron kannalta.
Herkät satelliitit
Madsen ja hänen tiiminsä kokosivat yhteen lähes 30 vuoden dataa maanpäällisistä havainnoista ja satelliiteista. Niihin lukeutuvat Euroopan avaruushallinto ESA:n CryoSat- ja Swarm-satelliitit sekä Saksan laukaisemat CHAMP- ja Ørsted-satelliitit.
Kun kaikki tiedot koottiin, tiimi huomasi kiistattomasti virtauksen suunnanmuutoksen Tyynellämerellä, joka liikkui heikosti länteen vuosina 1997–2010. Sitten se kääntyikin vahvasti itään. Tutkijat huomauttavat, että tämä itään suuntautuva virtaus on heikentynyt vuodesta 2020 lähtien ja se saattaa liittyä sisäisen ytimen käyttäytymiseen.
Vaikka ulompi nesteydin virtaa suhteellisen ennustettavaan suuntaan länteen, planeetta on altis niin sanotuille ”geomagneettisille nykäyksille”.
ESA:n Swarm-operaatio, joka koostuu kolmesta erittäin herkillä magnetometreillä varustetusta satelliitista, pystyy erottamaan ytimestä tulevat magneettiset signaalit muista mahdollisista lähteistä, kuten kuoresta, ionosfääristä tai jopa merestä. Vuonna 2017 nämä kolme satelliittia havaitsivat, että ”nykäykset” johtuvat nousevista metallimöykyistä tai -kuplista, jotka olivat muodostuneet planeetan ytimeen noin 25 vuotta aiemmin.
– Satelliittien pitkällä aikavälillä tekemät magneettiset mittaukset antavat tutkijoille mahdollisuuden seurata geodynamiikan muutoksia lähes reaaliajassa ja parantaa malleja, joilla magneettikentän kehittymistä voidaan tutkia ja ennustaa, ESA:n Swarm-operaation johtaja Anja Stromm tiedotteessa.
Stromm ei osallistunut Edinburghin yliopiston tutkimukseen, vaan edustaa Euroopan avaruusjärjestö ESA:a.
Ei uhkaa
Tyynenmeren alla olevan virtauksen dramaattinen kääntyminen ei vaikuta maan magneettikenttään eikä sitä kautta lajimme selviytymiseen, mutta se luo merkityksellisen yhteyden nestemäisen ulkoytimen virtauksen ja syvemmällä maan sisällä tapahtuvien prosessien välille.
– Tämä tutkimus osoittaa, että alueellisia muutoksia voi tapahtua nopeasti vain vuosikymmenen kuluessa, ESA:n Elisabetta Iorfida sanoi lehdistötiedotteessa.
– Nämä tulokset voivat myös auttaa tiedettä tutkimaan mahdollisia vuorovaikutuksia maan ulkoytimen, sisäytimen ja alemman vaipan välillä. Se antaa lisää tietoa ytimen ja vaipan rajapinnasta, joka on kriittinen alue maan syvällisemmän toimintadynamiikan kannalta.
Tutkijoiden mukaan toistaiseksi on myös liian aikaista arvioida, onko virtauksen muutoksessa kyse lyhytaikaisesta vaihtelusta, toistuvasta syklisestä ilmiöstä vai siitä, että maan ytimen virtausjärjestelmä on siirtymässä uuteen tasapainotilaan.
Pitkällä aikavälillä tällaiset muutokset voivat vaikuttaa esimerkiksi navigointiin. Maan syvimpien osien muutokset voivat aiheuttaa paikallisia vaikutuksia jopa kymmenessä vuodessa.
Magneettinen pohjoisnapa liikkuu jatkuvasti. Viime vuosina se on siirtynyt poikkeuksellisen nopeasti Kanadasta kohti Siperiaa. Tämä johtuu ytimen sisäisistä virtauksista ja magneettikentän muutoksista. Maan historiassa magneettiset navat ovat vaihtaneet paikkaa monta kertaa. Edellisestä täysimääräisestä etelän ja pohjoisen vaihtumisesta on noin 780 000 vuotta.