11 Minute
Observațiile satelitare pe termen lung arată că o zonă de slăbire a scutului magnetic al Pământului peste Atlanticul de Sud a crescut dramatic în ultimul deceniu. Noi analize ale datelor de la misiunea Swarm a ESA arată că anomalia s-a extins cu o suprafață aproape egală cu jumătate din Europa continentală din 2014 până în prezent, fenomen condus de fluxuri schimbătoare adânc în interiorul planetei noastre.
Un punct slab misterios care continuă să crească
Anomalia Atlanticului de Sud (SAA), observată pentru prima dată în secolul al XIX-lea la sud-est de America de Sud, este o regiune în care câmpul magnetic al Pământului este semnificativ mai slab decât în alte zone. Pe baza a 11 ani de măsurători de înaltă precizie realizate de constelația de sateliți Swarm a ESA, oamenii de știință au documentat o expansiune constantă a acestei zone slabe între 2014 și 2025. În special, SAA a suferit o slăbire mai rapidă începând din jurul anului 2020 în sectorul Atlanticului situat sud-vest de Africa, ceea ce a mărit efectiv dimensiunea anomaliilor cu o suprafață comparabilă cu aproape jumătate din Europa.
Misiunea Swarm este prima constelație dedicată măsurătorilor magnetometrice a ESA, proiectată să discearnă semnalele magnetice produse de miezul, mantaua și scoarța Pământului, precum și de oceane, ionosferă și magnetosferă. Cei trei sateliți identici ai misiunii furnizează înregistrări continue şi de înaltă rezoluție necesare pentru a separa aceste surse și a evidenția modul în care câmpul protector al planetei se modifică în timp.
Extinderea observată a SAA captează atenția comunității științifice și a operatorilor de sateliți, deoarece modificările regionale ale intensității câmpului magnetic au implicații practice asupra siguranței misiunilor spațiale, modelării radiațiilor și navigației magnetice. Monitorizarea continuă a evoluției anomaliilor magnetice este esențială pentru actualizarea hărților de radiație și pentru adoptarea de măsuri operaționale care reduc riscurile.
Swarm este prima constelație de sateliți pentru observații Terestre a ESA, concepută pentru a măsura semnalele magnetice provenite din miezul, mantaua, scoarța, oceanele, ionosfera și magnetosfera Pământului, oferind date care permit oamenilor de știință să studieze complexitatea câmpului nostru magnetic protector.
Ce se întâmplă în miez: pete de flux invers și mișcare spre vest
Câmpul magnetic al Pământului își are originea în miezul extern lichid, compus majoritar din fier, situat la aproximativ 3 000 de kilometri sub suprafață. Convecția în acest fluid electric conducător generează curenți electrici, iar aceștia produc la rândul lor câmpul geomagnetic. Fluxurile din miez sunt turbulente și variabile, ceea ce duce la modele complexe și evolutive ale câmpului, mai degrabă decât la un dipol simplu, asemănător unui magnet de bară.
Cercetătorii leagă comportamentul neobișnuit al SAA de aşa-numitele pete de flux invers (reverse flux patches) aflate la limita dintre miezul extern și mantaua stâncoasă care îl acoperă. În aceste zone, liniile câmpului magnetic, în loc să iasă în exterior din miez (aşa cum este normal), se îndoaie înapoi către miez. Potrivit profesorului Chris Finlay de la Technical University of Denmark, autor principal al studiului, una dintre aceste pete de flux invers se deplasează spre vest prin regiunea africană și amplifică slăbirea din acea zonă. Acest comportament heterogen înseamnă că anomalia nu este un bloc unic și omogen, ci o colecție de patch-uri care evoluează în mod diferit către Africa și către America de Sud.
Mișcarea spre vest a acestor structuri este legată de circulația adâncă a lichidului din miez și de forțele coroziunii electromagnetice. Modelele numerice care combină datele Swarm cu observațiile de la stațiile terestre sugerează că schimbări relativ mici în viteza și direcția curenților din miez pot conduce, în câțiva ani, la reconfigurări rapide ale câmpului la suprafață și în apropierea Pământului.
Deși fenomenele din miez sunt dificil de observat direct, analiza armonicelor magnetice și inversarea semnalelor orbitale permit cartografierea acestor pete de flux. Aceste instrumente matematice și computaționale sunt esențiale pentru a urmări evoluția anomaliilor și pentru a înțelege procesele fizice care le generează.
South Atlantic Anomaly 2025 compared to 2014
De ce contează anomalia pentru sateliți și operațiuni spațiale
SAA nu este doar o curiozitate geofizică: are consecințe practice pentru echipamentele spațiale. Sateliții care traversează această anomalie sunt expuși la fluxe mai mari de particule încărcate energetic, captive în magnetosferă, ceea ce mărește nivelul radiațiilor la care sunt supuse electronica și senzorii de la bord. Efectele pot varia de la perturbări temporare de tip single-event upset și degradarea performanței instrumentelor, până la pene de serviciu temporare sau la îmbătrânirea accelerată a componentelor.
Pentru ingineri și planificatorii de misiuni, urmărirea dimensiunii, poziției și intensității SAA este esențială pentru a mitiga riscurile la sateliții aflați pe orbite joase (LEO), inclusiv misiunile științifice, sateliții de comunicații și sistemele certificate pentru transportul uman. Strategiile practice includ ajustări ale orbitei, programarea transmisiunilor sensibile în afara perioadelor de traversare și consolidarea (hardening) electronicelor critice pentru a rezista la fluxe sporite de radiații.
În plus față de siguranța sateliților, schimbările în câmpul magnetic afectează sistemele de navigație care se bazează pe modele magnetice și influențează modul în care aurora și centurile de radiație răspund la vremea spațială. Comportamentul dinamic observat de Swarm subliniază necesitatea unei monitorizări continue pentru a actualiza modelele operaționale utilizate în aviație, transport maritim și servicii de geolocalizare.
Operatorii de sateliți folosesc aceste informații pentru a actualiza hărțile de expunere la radiații, pentru a planifica activitățile sensibile și pentru a estima durata de viață utilă a sateliților. De asemenea, companiile care furnizează servicii GNSS și cartografiere magnetică sunt dependente de modele actualizate pentru a menține acuratețea poziționării și a compensa declinațiile magnetice locale.
Rezultatul continuității Swarm: o serie de date fără precedent
Lansată la 22 noiembrie 2013 ca parte a programului Earth Explorer al ESA, constelația Swarm a furnizat până în prezent cea mai lungă serie continuă de măsurători geomagnetice realizate din spațiu. Inițial concepuți ca demonstratoare tehnologice, acești trei sateliți au depășit cu mult durata de viață planificată și au devenit indispensabili pentru modelele magnetice globale, monitorizarea vremii spațiale și cercetarea dinamicii miezului.
Setul de date furnizat de Swarm stă la baza modelelor operaționale ale câmpului magnetic folosite în navigație și este crucial pentru separarea semnalelor provenite din miez, scoarță și mediul spațial. Anja Strømme, Managerul Misiunii Swarm la ESA, a declarat că constelația este sănătoasă și speră să extindă observațiile dincolo de 2030, când apropierea unui minim solar va permite măsurători deosebit de clare ale câmpului de miez.
Continuitatea observațiilor este un avantaj fundamental: doar un record lung și stabil permite detectarea variațiilor pe termen scurt (ani) și lung (decenii) și integrarea lor în modele predictive. Integrarea datelor Swarm cu observații de la stații magnetice terestre și cu modele geodinamice avansate îmbunătățește capacitatea de prognoză a variațiilor seculare și a evenimentelor bruște, precum geomagnetic jerks.
Variații ale zonelor cu câmp puternic: Siberia crește, Canada se micșorează
Analizele recente Swarm arată că câmpul magnetic nu este pur și simplu în curs de slăbire la scară globală: unele regiuni s-au întărit. În emisfera nordică există două regiuni cu câmp puternic în jurul Canadei și Siberiei; în emisfera sudică se observă o regiune puternică în anumite părți ale sudului. De la lansarea Swarm, aria cu câmp puternic din Siberia s-a extins cu aproximativ 0,42% din suprafața Pământului, o creștere comparabilă ca dimensiune cu Greenland, în timp ce aria cu câmp puternic din jurul Canadei a scăzut cu aproximativ 0,65% din suprafața planetei, o suprafață similară cu India.
Aceste redistribuiri sunt legate de deriva polului magnetic nord spre Siberia și sunt determinate de fluxuri complexe în miez. Schimbarea echilibrului între regiunile cu câmp intens afectează declinația magnetică și poate influența sistemele de navigație care încă se bazează pe referințe magnetice. Companiile și serviciile care folosesc hărți magnetice curate trebuie să țină cont de aceste schimbări pentru a menține acuratețea operațiunilor lor.
Pe lângă efectele imediate asupra navigației, aceste schimbări regionale pot da indicii despre evoluțiile pe termen lung ale câmpului geomagnetic, inclusiv despre posibile tendințe care ar putea preceda inversări sau excursii ale câmpului în scale temporale geologice.
Perspective ale experților
Dr. Maya Patel, geofiziciană specializată în dinamica miezului, oferă o perspectivă asupra motivelor pentru care monitorizarea continuă este crucială: "Miezul este un motor haotic. Modificări mici în modelele de curgere pot reorganiza trăsăturile magnetice la suprafață în câțiva ani. Linia temporală lungă a Swarm este singura modalitate prin care putem detecta aceste reorganizări în timp real și să le integrăm în modelele folosite de industrie și știință. Fără acest registru susținut, am fi orbi la precursorii subtili ai rearanjamentelor mai ample ale câmpului."
Comentariile experților subliniază că datele continue nu sunt doar pentru avansul științei pure, ci au aplicații operaționale concrete: îmbunătățirea predicțiilor vremii spațiale, protecția infrastructurilor orbitale și optimizarea sistemelor de navigație și poziționare. Colaborările internaționale care combină observațiile satelitare și terestre sporesc reziliența rețelelor globale în fața variațiilor magnetice.
Context științific și ce urmează
Expansiunea observată a SAA evidențiază cuplajul dintre mișcările fluidelor din miez și câmpul magnetic pe care îl măsurăm la suprafață și în spațiul apropiat Pământului. Pentru a transforma observațiile în capacitate predictivă, oamenii de știință combină înregistrările satelitare cu modele numerice ale fluxurilor din miez și cu estimări ale conductivității mantalei. Continuarea operațiunilor Swarm, împreună cu rețelele de observatoare terestre și viitoarele misiuni, va îmbunătăți înțelegerea fenomenelor precum "geomagnetic jerks", variația seculară și tendințele pe termen lung către inversări sau excursii de câmp.
Pentru agențiile spațiale și operatorii de sateliți, prioritățile imediate sunt actualizarea hărților de expunere la radiații, consolidarea sistemelor sensibile și rafinarea planificării orbitale pentru a reduce timpul petrecut în regiunile cu radiații ridicate. Pentru cercetători, SAA oferă un laborator natural de studiat dinamica miezului în acțiune și de testare a modelelor care leagă procesele profunde ale Pământului de impacturile vremii spațiale.
Pe termen mediu și lung, combinația între observații de înaltă calitate și modele teoretice robuste poate conduce la dezvoltarea unor instrumente predictive mai bune, folosite pentru protejarea infrastructurilor spațiale și pentru adaptarea sistemelor critice la schimbările magnetice. În plus, înțelegerea acestor procese contribuie la imaginea mai largă a dinamicii interioare a planetei și la identificarea semnalelor care ar putea anunța reconfigurări majore ale câmpului magnatic.
Pe măsură ce registrul Swarm se extinde, crește și capacitatea noastră de a observa evoluția scutului invizibil al Pământului. Acea privire continuă și detaliată este esențială — nu doar pentru știința de bază, ci și pentru sarcina practică de a proteja sateliții și serviciile de care societățile moderne depind acum.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu