لماذا تمتلك الأرض أقطاب مغناطيسية وما فائدة هذه الأقطاب؟

مميزات كوكب الأرض

تعتبر الأرض فريدة من نوعها في النظام الشمسي لعدة أسباب، وهي: أنها الكوكب الوحيد الذي يتمتع بغلاف جوي قابل للتنفس بسبب وجود الأكسجين، كما أنها مغطاة بالمياه السائلة، وهي الجسم الوحيد الذي نعرفه الذي يؤوي الحياة.

ومع ذلك، فإن الخاصية التي غالباً ما يتم التغاضي عنها والتي تجعل كوكبنا مميزاً، هي أنه الجسم الصخري الوحيد في النظام الشمسي الداخلي الذي يتمتع بأقطاب مغناطيسية قوية، حيث ستكون البوصلة عديمة الفائدة على المريخ.

أقطاب الأرض

ولكن من أين تأتي هذه الأقطاب وماذا تفعل؟ للإجابة على هذه الأسئلة، لنبدأ برحلة إلى مركز كوكبنا، ينقسم قلب الأرض إلى طبقتين: اللب الداخلي الصلب واللب الخارجي المصنوع من المعدن المنصهر، وتتكون كلتا الطبقتين من مزيج من الحديد المغناطيسي والنيكل، مع القليل من العناصر الأخف، مثل الأكسجين والسيليكون والكبريت.

اللب الداخلي كثيف للغاية وساخن، لكن اللب الخارجي سائل، ويدور حول هذه الكتلة الصلبة بتيار الحمل الحراري الخاص به، وقال جون تاردونو، عالم الجيوفيزياء بجامعة روتشستر في نيويورك، أن هذا الحمل الحراري الثابت هو الذي يولد المجال المغناطيسي للأرض.

عندما تشع الحرارة من اللب الداخلي بشكل مستمر إلى اللب الخارجي، فإنها تلتقي بالمواد المبردة بواسطة النشاط التكتوني للصفائح، وتعمل هذه الدورة على تحريك الحمل الحراري، مما يؤدي إلى ظهور ما يسمى بالدينامو الجغرافي الذي ينتج المجال المغناطيسي.

إن الكواكب الأخرى، مثل المريخ والزهرة، لا تمتلك مجالات مغناطيسية، ويرجع ذلك جزئياً إلى افتقارها إلى الصفائح التكتونية، وتشير الدلائل إلى أن هذه الكواكب ربما كانت تمتلك في السابق دينامو جغرافي مكتفي ذاتياً، لكنه تلاشى لأسباب غير معروفة.

حيث يمتلك عطارد مجالاً مغناطيسياً ضعيفاً، لكنه قوي بنسبة 1.1٪ فقط من قوة مجال الأرض ولا يفعل الكثير لحماية الكوكب من الإشعاع الشمسي، ومع تدفق المعدن السائل الموجود في اللب الخارجي للأرض، فإن حركته ومحتواه العالي من الحديد يجعل الكوكب يتصرف مثل مغناطيس ثنائي القطب ضخم، مع قطب واحد سالب الشحنة وقطب آخر موجب الشحنة، ويتم تنظيم حوالي 80% من المجال المغناطيسي للأرض بهذه الطريقة، لكن الـ 20% المتبقية غير ثنائية القطب.

وقال تاردونو أنه بدلاً من تشكيل نطاقات متوازية من القوة المغناطيسية، هناك مناطق معينة حيث يدور المجال المغناطيسي في دوامات، تنتج هذه الأنماط غير المنتظمة بقع غريبة في المجال المغناطيسي، في أماكن معينة مثل شذوذ جنوب المحيط الأطلسي، وهي منطقة كبيرة من المحيط الأطلسي حيث تنخفض شدة الغلاف المغناطيسي للأرض بشكل كبير.

ويعتقد الباحثون أن هذه "البقعة" في المجال المغناطيسي تنشأ من نشاط تكتوني غير عادي تحت أفريقيا، وتعتبر هذه المناطق مثل منطقة شذوذ جنوب المحيط الأطلسي رائعة، لكنها مثيرة للقلق أيضاً، لعدة أسباب.

فائدة الغلاف المغناطيسي المحيط بكوكب الأرض

وأدلى جوشوا فاينبرغ، عالم الجيولوجيا المتخصص في المغناطيسية القديمة بجامعة مينيسوتا: "إن الغلاف المغناطيسي يشبه الغلاف الواقي"، فهو يساعد على صرف كميات هائلة من الإشعاع الشمسي الخطير بعيداً عن الأرض، ويعمل كطبقة واقية من الشمس على مستوى الكوكب.

وفي المناطق التي يكون فيها الغلاف المغناطيسي ضعيفاً، تتسرب جرعات إضافية من الإشعاع عبرها، مما قد يساهم في ارتفاع معدلات الإصابة بسرطان الجلد.