ניתוח של מדידות מגנטיות מהקרקע ומהחלל מראה כי בשנת 2010 אזור נרחב של ברזל נוזלי עבר מזרימה חלשה מערבה לזרימה חזקה מזרחה. החוקרים עדיין אינם יודעים אם מדובר בתנודה זמנית, במחזוריות טבעית או בשינוי ממושך בדינמיקה של מעמקי כדור הארץ
בשנת 2010 התרחש שינוי חריג אלפי קילומטרים מתחת לאוקיינוס השקט: אזור נרחב של ברזל נוזלי בחלקה העליון של הליבה החיצונית של כדור הארץ עבר מזרימה חלשה מערבה לזרימה חזקה מזרחה. החוקרים עדיין אינם יודעים מה גרם לשינוי, אך ניתוח חדש מראה כי התנועה במעמקי כדור הארץ עשויה להשתנות במהירות רבה מכפי שסברו בעבר.
המחקר מבוסס על מדידות של השדה המגנטי שנאספו בין 1997 ל־2025 בתחנות קרקע ובאמצעות לוויינים. החוקרים שילבו נתונים משלישיית לווייני Swarm ומלוויין CryoSat של סוכנות החלל האירופית, וכן ממשימות CHAMP הגרמנית ו־Ørsted הדנית. באמצעות השינויים הזעירים שנמדדו בשדה המגנטי הם שִחזרו את דפוסי הזרימה סמוך לגבול שבין הליבה למעטפת. ([סוכנות החלל האירופית][1])
האוקיינוס הנסתר של ברזל נוזלי
השדה המגנטי של כדור הארץ נוצר בעיקר בליבה החיצונית – שכבה עבה של ברזל וניקל נוזליים המקיפה את הליבה הפנימית המוצקה. תנועת המתכת המוליכה יוצרת זרמים חשמליים, ואלה מחוללים שדה מגנטי בתהליך המכונה גיאודינמו.
לא ניתן להגיע ישירות לליבה או לצפות בה. במקום זאת, המדענים מודדים כיצד השדה המגנטי משתנה על פני כדור הארץ ובחלל, ומסיקים מכך כיצד נע הנוזל המוליך בעומק. השיטה דומה במידת מה להסקת כיוון תנועתו של זרם תת־ימי על סמך השינויים שהוא מחולל בפני הים.
במשך שנים הצביעו המודלים על דפוסי זרימה גדולים ויציבים יחסית, ובמיוחד על תנועה כללית לכיוון מערב. דפוס זה קשור גם לנדידה מערבה של חלקים מהשדה המגנטי. עם זאת, אזור קו המשווה שמתחת לאוקיינוס השקט אינו חלק מרכזי מהמערבולת הכלל־עולמית הזאת, ובו התגלה השינוי החריג.
שינוי כיוון בתוך שנים ספורות
לפי המודל שפיתחו החוקרים, עד 2010 זרם החומר באזור שמתחת לאוקיינוס השקט נע באיטיות מערבה. לאחר מכן הוא עבר לזרימה חזקה מזרחה. התוצאה מאתגרת את התפיסה שלפיה דפוסי זרימה רחבי היקף בליבה החיצונית משתנים רק בהדרגה, לאורך עשרות שנים.
פרדריק דאל מאדסן מבית הספר למדעי כדור הארץ באוניברסיטת אדינבורו, שהוביל את המחקר, הסביר כי עדיין לא ברור אם מדובר בתנודה קצרת מועד, בחלק ממחזור חוזר או במצב יציב חדש של זרימת הליבה.
המודל מצביע גם על כך שהזרימה מזרחה החלה להיחלש לאחר 2020. משום כך ייתכן שהאירוע מייצג תנודה זמנית או שלב במחזור טבעי ממושך יותר, ולא שינוי חד־כיווני שיימשך ללא הגבלה. רק מדידות נוספות בשנים הקרובות יאפשרו להבחין בין האפשרויות.
קשר אפשרי לשינויים בליבה הפנימית
התחזקות הזרימה מזרחה התרחשה בערך באותה תקופה שבה מחקרים סיסמולוגיים וגיאודטיים הצביעו על שינוי בהתנהגות הליבה הפנימית המוצקה. החוקרים מעלים את האפשרות שקיים קשר בין שני התהליכים, אך מדגישים כי עדיין לא הוכח מנגנון סיבתי.
אם אכן יש קשר, הוא עשוי להעיד על יחסי גומלין בין הליבה הפנימית, הליבה החיצונית הנוזלית והמעטפת הסלעית. הגבול בין הליבה למעטפת הוא אזור מרכזי בהעברת חום ובדינמיקה של כדור הארץ, אך הוא נמצא הרחק מעבר ליכולת המדידה הישירה.
המחקר אינו מוכיח שכל הליבה החיצונית שינתה כיוון. הוא מתאר היפוך אזורי בדפוס הזרימה סמוך לפני הליבה, מתחת לחלק המשווני של האוקיינוס השקט.
לוויינים שמביטים אל מעמקי כדור הארץ
סוכנות החלל האירופית שיגרה את שלושת לווייני Swarm בשנת 2013. כל אחד מהם נושא מגנטומטרים רגישים המודדים את עוצמת השדה המגנטי ואת כיוונו. תנועתם במסלולים מתואמים מאפשרת להפריד בין אותות שמקורם בליבה לבין אותות המגיעים מהקרום, מהאוקיינוסים, מהיונוספרה ומהמגנטוספרה.
Swarm שוגר לאחר שינוי הכיוון שהתרחש ב־2010, אך המדידות הרצופות שלו תיעדו את התפתחות הזרימה בשנים שלאחר מכן. הנתונים סייעו גם לזהות תאוצות דמויות גל ושינויים מהירים במבנה הזרימה, שעלולים היו להיעלם בתוך רעש המדידה של מאגרי נתונים פחות מדויקים. ([סוכנות החלל האירופית][1])
היכולת לעקוב ברציפות אחר השדה המגנטי מאפשרת לשפר את המודלים המתארים את הגיאודינמו ואת השינוי החילוני – השינוי האיטי והמתמשך בשדה המגנטי לאורך שנים ועשורים.
לא היפוך של הקטבים המגנטיים
למרות השימוש במילה „היפוך”, אין מדובר בהיפוך של הקוטב המגנטי הצפוני והדרומי, וגם לא בסימן לכך שהיפוך כזה עומד להתרחש בזמן הקרוב. המחקר עוסק בשינוי כיוון של זרימת חומר באזור מסוים בליבה החיצונית.
גם אין לתהליך השפעה ישירה על האקלים או סכנה מיידית לבני אדם. חשיבותו נובעת מתפקיד הליבה ביצירת השדה המגנטי, המסיט חלקיקים טעונים המגיעים מהשמש ומשפיע על מערכות ניווט, תפעול לוויינים ומודלים של מזג האוויר בחלל.
לדברי אליזבטה יורפידה, מדענית משימת Swarm בסוכנות החלל האירופית, הממצא מראה כי שינויים אזוריים יכולים להופיע בתוך עשור בלבד. המעקב אחריהם עשוי לסייע להבין כיצד קשורות זו לזו השכבות העמוקות ביותר של כדור הארץ, וכיצד משתנה השדה המגנטי המגן על כוכב הלכת. ([סוכנות החלל האירופית][1])
שאלות ותשובות
מה בדיוק שינה כיוון מתחת לאוקיינוס השקט?
אזור נרחב של ברזל נוזלי סמוך לחלקה העליון של הליבה החיצונית עבר מזרימה חלשה מערבה לזרימה חזקה מזרחה. לא כל הליבה החיצונית שינתה את כיוון תנועתה.
האם השינוי מעיד על היפוך קרוב של הקטבים המגנטיים?
לא. המחקר עוסק בשינוי אזורי בזרימת החומר בליבה ולא בהיפוך של השדה המגנטי כולו. החוקרים לא הציגו ראיה להיפוך קרוב של הקטבים.
כיצד אפשר למדוד תנועה בעומק של אלפי קילומטרים?
הברזל הנוזלי והמוליך בליבה יוצר את השדה המגנטי. באמצעות מדידת שינויים קטנים בשדה מהקרקע ומהחלל אפשר לבנות מודלים של תנועת הנוזל שיצרה אותם.
האם השינוי מסוכן לבני אדם?
לא ידועה סכנה ישירה מהשינוי שנמדד. מדובר בתהליך טבעי עמוק בתוך כדור הארץ. חשיבותו היא מדעית ומעשית, משום ששינויים בליבה משפיעים לאורך זמן על השדה המגנטי.
מדוע יש צורך להמשיך לעקוב אחר הזרימה?
המדידות הבאות יראו אם הזרימה מזרחה ממשיכה להיחלש, חוזרת מערבה או מתייצבת. כך יהיה אפשר לברר אם מדובר בתנודה זמנית, במחזוריות או בשינוי ממושך.
המאמר המדעי
Frederik Dahl Madsen, Isobel Howard, William J. Brown and Kathryn Whaler, “Principal component analysis of the 2010 reversal of core-surface flow beneath the Pacific Ocean”, Journal of Studies of Earth’s Deep Interior, 2026. https://doi.org/10.46298/jsedi.17268 ([Research Edinburgh][2])
לפרסום המקורי: [ ([סוכנות החלל האירופית][1])
