Lassul a Föld belső magja

Bizonyára sokan látták A mag c. izgalmas sci-fi-filmet, melyben leáll a Föld magjának a forgása, katasztrófák következnek be, s várható bolygónk mágneses terének a megszűnése, ami miatt záporozni kezdene ránk a káros kozmikus sugárzás, ám végül egy sikeres akcióval újraindítják a magot, s megmenekül a földi élet. Az pedig tény, hogy már csaknem tíz éve lassul a belső mag forgása. De nyugodjunk meg: nem áll meg, nem lesz katasztrófa, „csak” egy érdekes tudományos felfedezésről van szó.

Hogy megértsük a kérdést, először is ismerkedjünk meg röviden planétánk belső szerkezetével. Az 5–70 km vastag, szilárd kőzetekből álló kéreg alatt következik a 2800 km vastag, képlékeny köpeny, míg legbelül ott található a mintegy 3500 km sugarú, fémekben gazdag mag, amely külső és belső magból tevődik össze. A 2300 km vastag külső mag egy nagyobbrészt vasból és nikkelből álló, izzó, olvadt, folyékony fémóceán, a kb. 1200 km sugarú, Plútó méretű, döntően vasból álló belső mag viszont, bár rendkívül forró, a rá nehezedő hatalmas nyomás miatt szilárd fémgömbként forog. A belőle feltörő hőenergia miatt a külső mag fémolvadéka állandóan fel-le kavarog. S mivel a Föld forog a tengelye körül, s így létrehozza a Coriolis-erőt, mely csavaró, örvénylő mozgásra kényszeríti az áramló folyékony fémet. Az elektromosan vezető folyadék mozgása pedig mágneses erőteret indukál, ami megvédi a földi felszíni élővilágot a káros kozmikus sugárzástól, s a légkört is megóvja a napszéltől, eltérítve annak elektromosan töltött részecskéit, így a napszél nem tudja lehántani az atmoszférát. A belső mag viszont képes a Föld többi részétől eltérő szögsebességgel forogni, s már csaknem tíz éve lassul. De miként fedezték fel a jelenséget, milyen hatással van ránk, és mi idézheti elő?

A Föld belsejéről kevesebbet tudunk, mint a Naprendszer bolygóinak felszínéről, mivel semmilyen műszerrel sem kutathatjuk közvetlen módon a mélyen alattunk lévő rétegeket. Ismereteink közvetett forrásokból: a mágneses mező, az idő alakulásából, főleg pedig a planétánk belső rétegein, így a magon is áthaladó földrengéshullámok vizsgálatából származnak (a szeizmikus hullámok sebessége pl. különböző lehet, attól függően, milyen sűrűségű és hőmérsékletű anyagon haladnak át). A hullámok révén pedig megközelítően úgy kutathatjuk a Föld belsejét, mint ultrahangvizsgálattal az ember belső szerveit. A Pekingi Egyetem geofizikusa, Hsziatonk Szong – aki már három évtizede vizsgálja a bolygónkon áthaladó földrengéshullámokat – munkatársaival együtt előbb az Antarktisz közelében fekvő Déli-Sandwich-szigeteknél kipattant és Alaszkában detektált földmozgások haladási sebességének a parányi változásait mérte. S már az 1990-es évek közepén kiderítették, hogy a belső mag gyorsabban forog, mint a Föld többi része, évente egy fokkal gyorsabban teszi meg a 360 fokos fordulatot. Majd felfedezték, hogy a belső mag forgása lelassult, 2009 táján már a kéreggel és a köpennyel együtt azonos sebességgel forgott, s mivel az 1960-as évek végén és az 1970-es évek elején ez a folyamat már lezajlott, három éve előálltak azzal az elmélettel, hogy a belső mag hol felgyorsul, hol lelassul, a forgás sohasem volt egyenletes, hanem nagyjából 70 éves ciklusokban bekövetkezik egy felgyorsulás, majd egy lelassulás.

A Dél-kaliforniai Egyetem geofizikaprofesszora, John Vidale (szűkebb szakterülete a szeizmológia) és munkatársai aztán a 2020-as évek elején átfogó vizsgálatokat végeztek az azonos pontokon kipattant, s a magon áthaladt szeizmikus hullámok több évtizedes változásainak az elemzésével. Összehasonlították a Déli-Sandwich-szigetek térségében 1991 és 2023 között bekövetkezett 121 földrengés, az 1971 és 1974 közötti szovjet kísérleti atomrobbantások, az amerikai, illetve francia nukleáris fegyvertesztek során bekövetkezett földmozgások magon áthaladó hullámait. Mintegy 200 szeizmikus hullám formáját vetették össze, és rendszerezték azokat, majd 2024-ben közzétették tanulmányukat. Kimutatták, hogy a megelőző négy évtizeddel szemben a belső mag folyamatosan lassul, s 2010 óta már lassabban is forog, mint a kéreg és a köpeny, jelenleg 2,5-szer lassabban mozog, mint korábban. Vidale szerint a jelenséget a külső mag fémóceánjának a kavargása okozza, emellett pedig a köpeny hatalmas tömege is fékezi a forgást, a lelassulás roppant kicsiny mértékben a Föld tengelyforgását is lelassítja, így pár ezredmásodperccel növeli a nap hosszát.

Összegzésként elmondhatjuk, hogy a Föld legbelseje egy igen dinamikus gépezetként működik. Az 1970-es évektől a 2000-es évek elejéig a belső mag forgása előbb felgyorsult a kéreghez és a köpenyhez képest, ám aztán lassulni kezdett a fenti okok miatt, 2008–2010 között azonos sebességgel forgott, mint a köpeny és a kéreg, jelenleg pedig tovább lassul, így most már lassabban forog a kéreghez és a köpenyhez képest. 2030 körül várható a lassulás vége. Aztán a külső magban zajló kavargás ezúttal meglöki a belső magot, és ismét gyorsulni kezd. Egy 60–70 éves időszak során következik be a belső mag oszcillációja: felgyorsulása, lelassulása. S bár megjelennek olyan írások, amelyek szerint a belső mag most visszafelé forog, ez nem igaz, csak hozzánk képest látszik így, de a mozgása nem fordult át kelet–nyugati irányúvá, továbbra is nyugat–keleti irányban forog. Az egész folyamatot szemléletes példával úgy jeleníthetjük meg, ha elképzelünk két gépkocsit, amelyek egymás mellett haladnak, azonos irányban. Aztán a jobb oldali felgyorsul, majd lassít, újra a bal oldali kocsival azonos sebességgel robog, de hamarosan lemarad mögötte, a bal oldali gépkocsiból nézve úgy tűnik, mintha hátrafelé mozogna, noha továbbra is vele azonos irányban mozog, majd újra gyorsulni kezd, utoléri a bal oldalit, és újból gyorsabban kezd haladni. S milyen következményei vannak a belső mag oszcillációjának? A napok hossza pár ezredmásodperccel hol hosszabbodik, hol rövidül, apró változások zajlanak le a mágneses mezőben, amit a GPS-ek kalibrálásánál kell számításba venni, a mágneses pólusok pedig lassan elmozdulnak, amit a navigációban kell figyelembe venni. Ám mindez egy természetes folyamat, ami nem vezet világvégéhez.

Lajos Mihály