Земля постійно піддається бомбардуванню зарядженими частинками високої енергії, які називаються космічними променями. Зазвичай ми захищені від цього загородження магнітною бульбашкою Землі, магнітосферою. Але що відбувається, коли цей щит слабшає?
Космічні промені — це в основному ядра водню, які вилітають у космос потужними небесними подіями, такими як загибель наднових масивних зірок. Ці неймовірно енергійні частинки зазвичай перехоплюються магнітосферою, яка також захищає нас від різкого сонячного випромінювання від сонця.
Однак магнітосфера не є монолітною, незмінною сутністю. Мало того, що магнітна північ трохи «коливається» від географічної «справжньої півночі», але й уся магнітосфера час від часу «перевертається». Це призводить до того, що північний полюс поля стає південним і навпаки, при цьому інтенсивність поля зменшується.
На додаток до цього існують інші короткі періоди, протягом яких два магнітні полюси магнітосфери «зникають», щоб їх замінити безліч магнітних полюсів. У ці періоди, які називаються «екскурсіями магнітного поля», сила магнітних полюсів також слабшає, що означає, що наша планета в цей час менш захищена від космічного випромінювання.
Питання полягає в тому, чи періоди низької інтенсивності магнітосфери також корелюють із великими потрясіннями в біосфері Землі, повній зоні нашої планети, на якій існує життя, починаючи від вершин гір до найглибших океанських жолобів?
«Розуміння цих екстремальних подій є важливим для їх виникнення в майбутньому, прогнозування космічного клімату та оцінки впливу на навколишнє середовище та систему Землі», — сказала Саня Пановська, науковець GFZ Potsdam у Німеччині.
Щоб визначити періоди, протягом яких Земля зазнавала сильнішого, ніж зазвичай, бомбардування космічними променями, вчені можуть виміряти вміст різних ізотопів. Це варіанти елемента, які мають різну кількість нейтронів у своїх атомних ядрах.
Коли космічні промені потрапляють на частинки в атмосфері Землі, вони створюють зливи ізотопів, які називаються «космогенними радіонуклідами», які дощем спускаються на поверхню нашої планети. Вони з часом накопичуються в осадових відкладеннях, які вчені можуть вивчати після того, як витягнуть їх із морського дна, а також у кернах льоду, пробурених у таких регіонах, як Антарктида та Гренландія.
Одним із добре вивчених прикладів екскурсії магнітного поля є екскурсія Лашампса, яка відбулася приблизно 41 000 років тому. Пановська вивчала зв’язок між інтенсивністю магнітосфери Землі та концентрацією космогенних радіонуклідів, таких як берилій-10 під час цієї події.
Вона виявила, що середня швидкість виробництва берилію-10 подвоїлася порівняно зі швидкістю, з якою цей космогенний радіонуклід утворюється сьогодні під час бомбардування космічними променями. Це вказує на дуже низьку інтенсивність магнітосфери під час екскурсії Laschamps, що призводить до того, що значно більше космічних променів досягає атмосфери Землі та створює дощі вторинних частинок.
Пановська використала ці вимірювання, щоб реконструювати магнітосферу Землі, виявивши, що вона скоротилася під час цієї події, коли її сила зменшилася. Вона сподівається, що ця реконструкція допоможе їй та її колегам-вченим отримати більше інформації про бомбардування космогенними радіонуклідами та космічними променями.