Zgłębianie tajemnic pól magnetycznych
Naszą planetę otacza pole magnetyczne, które chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem i prawdopodobnie odgrywa istotną rolę w rozwoju życia. Jednak pomimo kluczowej roli, jaką odgrywa magnetyzm, wciąż wiemy bardzo niewiele o tym, jak generowane i podtrzymywane jest pole magnetyczne. Finansowany ze środków UE projekt UEMHP(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zamierza to zmienić. Zespół projektu wykorzystał najnowocześniejsze symulacje komputerowe, aby odsłonić tajniki tego, jak mechanizm dynamo w rdzeniach planetarnych generuje pole magnetyczne. Jak mówi Andrew Jackson(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badacz z Politechniki Federalnej w Zurychu(odnośnik otworzy się w nowym oknie): „W ten sposób chcemy nie tylko określić, jak pole magnetyczne zmienia się w czasie, ale również zobaczyć, co skrywa przyszłość”. Projekt wsparła finansowo Europejska Rada ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Minimalizowanie wpływu lepkości
Zespół projektu, aby osiągnąć swój cel, postanowił skorygować krytyczną wadę obecnych symulacji komputerowych. Jak wyjaśnia Jackson: „Dzisiejsze symulacje znacznie przeceniają wpływ lepkości na mechanizm dynamo”. W geofizyce to lepkość sprawia, że rdzeń Ziemi jest niezwykle płynny, a mechanizm dynamo odpowiada za generowanie i podtrzymywanie pola magnetycznego. Aby dostosować modele fizyczne do realnych ziemskich warunków, w ramach projektu stworzono dwa obliczenia superkomputerowe: w pierwszym wpływ lepkości jest zminimalizowany, a w drugim całkowicie pominięty. „To drugie podejście nigdy wcześniej nie zostało pomyślnie zaimplementowane i stanowiło główne wyzwanie dla geofizyki od 1963 roku” — dodaje Jackson — „Stworzyliśmy pierwsze w historii prototypowe modele, które pokazują jego wartość”.
Magnetyzm w przeszłości, teraźniejszości i przyszłości
Mając do dyspozycji te kalkulacje, badacze byli w stanie podsumować generowanie magnetyzmu na wczesnej Ziemi. W tym okresie wewnętrzne jądro uległo krystalizacji, a pole magnetyczne było generowane w całości przez chłodzenie planety. Jak zauważa Jackson: „Oddając prawidłowy reżim fizyki płynów, ta symulacja otwiera drzwi do możliwości odtworzenia przebiegunowania — procesu, który wystąpił na naszej Ziemi kilka tysięcy raz, ale nadal nie został prawidłowy obliczony. Naukowcy mają nadzieję, że uda się wykorzystać te obliczenia, aby dowiedzieć się więcej o wielkościach pól magnetycznych i sposobach, w jaki Ziemia rozprasza energię. Zamierzają również wykorzystać swoje prace do badania Słońca i planet takich jak Jowisz i Saturn. „Nasze badania zdefiniowały na nowo to, jak rozumiemy historię magnetyczną Ziemi, związane z tym procesy — oraz przyszłość” — podsumowuje Jackson. Prace Jacksona ze współpracownikami zostały opisane w artykule, który zostanie opublikowany w czasopiśmie „Nature” jeszcze w tym roku.
