Ενώ η ανθρωπότητα έχει στείλει διαστημικά σκάφη δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, στα βάθη του Ηλιακού Συστήματος (βλ. Voyager 1 και Voyager 2), το εσωτερικό του ίδιου μας του πλανήτη παραμένει ένας εν πολλοίς αχαρτογράφητος κόσμος. Το βαθύτερο σημείο που έχουμε σκάψει μετά βίας ξεπερνά τα 12 χιλιόμετρα, αφήνοντας μας να βασιζόμαστε σε έμμεσες μεθόδους για να κατανοήσουμε τι συμβαίνει κάτω από τα πόδια μας. Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ έρχεται τώρα να ρίξει φως σε ένα από τα πιο μυστηριώδη χαρακτηριστικά του πλανήτη: δύο γιγαντιαίους σχηματισμούς υπέρθερμου πετρώματος που κρύβονται βαθιά στον μανδύα και φαίνεται να ελέγχουν τη «καρδιά» του γήινου μαγνητισμού.
Η έρευνα αποκαλύπτει ότι αυτές οι δύο κολοσσιαίες δομές, γνωστές ως «Large Low Shear Velocity Provinces» (LLVPs), δεν είναι απλά αδρανείς όγκοι. Αντιθέτως, παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του μαγνητικού πεδίου της Γης εδώ και εκατομμύρια χρόνια, επηρεάζοντας τη ροή του υγρού σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα.
Οι συγκεκριμένες δομές βρίσκονται σε βάθος περίπου 2.900 χιλιομέτρων, ακριβώς στο όριο όπου ο στερεός μανδύας συναντά τον υγρό εξωτερικό πυρήνα. Η μία εκτείνεται κάτω από την Αφρικανική ήπειρο και η άλλη κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες γνώριζαν την ύπαρξή τους μέσω σεισμικών κυμάτων, τα οποία επιβραδύνονται όταν περνούν μέσα από αυτές, υποδεικνύοντας ότι είναι θερμότερες και πυκνότερες από το περιβάλλον τους.
Η νέα μελέτη, ωστόσο, πηγαίνει ένα βήμα παραπέρα. Ερευνητές από την ομάδα DEEP (Determining Earth Evolution using Palaeomagnetism) του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Λιντς, συνδύασαν παλαιομαγνητικά δεδομένα με προηγμένα μοντέλα προσομοίωσης σε υπερυπολογιστές. Στόχος τους ήταν να αναπαραστήσουν τη λειτουργία του γεωδυναμό — της διαδικασίας δηλαδή που παράγει το μαγνητικό πεδίο μέσω της κίνησης του υγρού σιδήρου.
Τα αποτελέσματα ήταν αποκαλυπτικά. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι το όριο μεταξύ μανδύα και πυρήνα δεν είναι θερμικά ομοιόμορφο. Αντιθέτως, παρουσιάζει έντονες θερμικές αντιθέσεις. Κάτω από τις περιοχές όπου βρίσκονται τα γιγαντιαία αυτά «μπαλόνια» πετρώματος, η θερμότητα είναι τόσο έντονη που επηρεάζει τη συμπεριφορά του υποκείμενου υγρού πυρήνα.
Ο καθηγητής Γεωμαγνητισμού στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, Andy Biggin, εξηγεί τον μηχανισμό με απλά λόγια. Σύμφωνα με τα ευρήματα, κάτω από αυτές τις θερμές ζώνες, ο υγρός σίδηρος στον εξωτερικό πυρήνα τείνει να «λιμνάζει» ή να κινείται πολύ πιο αργά, αντί να συμμετέχει στην έντονη ροή που παρατηρείται κάτω από τις ψυχρότερες περιοχές του μανδύα.
Αυτή η στασιμότητα δεν είναι χωρίς συνέπειες. Η ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας και ροής δημιουργεί μοτίβα στο μαγνητικό πεδίο που διατηρούνται σταθερά για τεράστια χρονικά διαστήματα. Η μελέτη αναπαρέστησε τη συμπεριφορά του πεδίου για τα τελευταία 265 εκατομμύρια χρόνια και επιβεβαίωσε ότι ορισμένα τμήματά του παραμένουν σταθερά, ενώ άλλα μεταβάλλονται, ακολουθώντας ακριβώς τη γεωμετρία αυτών των γιγαντιαίων δομών στον μανδύα.
Η ανακάλυψη αυτή ανατρέπει την απλουστευμένη εικόνα που είχαμε. Η Γη δεν λειτουργεί απλά σαν ένας γιγάντιος ραβδόμορφος μαγνήτης ευθυγραμμισμένος τέλεια με τον άξονα περιστροφής της. Η πραγματικότητα είναι πολύ πιο σύνθετη και «ανομοιόμορφη», εξαιτίας ακριβώς αυτών των θερμικών ανωμαλιών που παρεμβαίνουν στη λειτουργία του γεωδυναμό.
Η σημασία της ανακάλυψης εκτείνεται πέρα από τη γεωφυσική. Όπως επισημαίνει ο καθηγητής Biggin, τα ευρήματα αυτά έχουν σοβαρές επιπτώσεις στον τρόπο που κατανοούμε την ιστορία του πλανήτη. Πολλές επιστημονικές υποθέσεις σχετικά με την κίνηση των ηπείρων, όπως η διάσπαση της Παγγαίας, αλλά και θεωρίες για το αρχαίο κλίμα και την παλαιοβιολογία, βασίζονταν στην παραδοχή ότι το μαγνητικό πεδίο ήταν πάντα συμμετρικό και ευθυγραμμισμένο.
Αν όμως το μαγνητικό πεδίο επηρεαζόταν σταθερά από αυτές τις δομές, τότε οι «μαγνητικές πυξίδες» που είναι κλειδωμένες στα αρχαία πετρώματα και χρησιμοποιούνται για να χαρτογραφήσουν τη θέση των ηπείρων στο παρελθόν, ίσως χρειάζονται επαναξιολόγηση. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε λύση μακροχρόνιων αβεβαιοτήτων σχετικά με το πώς ήταν διαμορφωμένος ο πλανήτης μας εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.
Επιπλέον, η μελέτη ενισχύει τη θεωρία ότι ο Νότιος Ατλαντικός, μια περιοχή όπου σήμερα το μαγνητικό πεδίο είναι ασυνήθιστα ασθενές (γνωστή ως Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού), συνδέεται άμεσα με αυτές τις βαθιές γεωλογικές δομές. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι κρίσιμη, καθώς το μαγνητικό πεδίο αποτελεί την ασπίδα μας ενάντια στην ηλιακή ακτινοβολία.