Analýzu geofyziků publikovaná v časopise Physics of the Earth and Planetary Interiors. Ti využili jedenáct let nepřetržitých měření z trojice družic evropské mise Swarm, která detailně mapuje magnetické pole Země. Podle jejich závěrů se takzvaná jihoatlantská anomálie – oblast oslabeného magnetického pole – od roku 2014 zvětšila o plochu odpovídající téměř polovině rozlohy Evropy.

Co je jihoatlantská anomálie

Jihoatlantská anomálie (South Atlantic Anomaly, SAA) je oblast nad Jižní Amerikou a Atlantikem, kde je magnetické pole výrazně slabší než jinde. Právě zde se vnitřní Van Allenův radiační pás přibližuje k Zemi na výšku jen kolem 200 kilometrů, takže satelity v nízké oběžné dráze dostávají dávku nabitých částic mnohem větší než na jiných místech stejné výšky. Pojem popisuje třeba encyklopedie Wikipedia.

Anomálie není novinka – první měření z 50. a 60. let naznačila, že právě nad tímto regionem je radiace mimořádně silná. Podrobnější mapy z pozdějších satelitních misí potvrdily, že jde o důsledek asymetrie mezi rotační a magnetickou osou Země a složitého proudění roztaveného kovu ve vnějším jádře. Už dřívější analýza NASA mluvila o „promáčklině“ v magnetickém štítu, která se navíc začíná dělit na dvě části.

Co nového zjistil Swarm

Mise Swarm Evropské kosmické agentury (ESA) má tři identické satelity, které od roku 2013 krouží kolem Země a měří magnetické pole s vysokou přesností. Právě jejich dlouhá datová řada umožnila týmu vedenému geofyzikem Chrisem Finlayem z Technické univerzity v Dánsku sledovat, jak se SAA vyvíjí v čase.

Podle tiskové zprávy ESA se slabá oblast od roku 2014 rozšířila o další zónu o velikosti zhruba dvou milionů čtverečních mil – tedy téměř polovinu Evropy – a růst se v posledních pěti letech zrychlil. Zvlášť výrazné je slábnutí pod Atlantikem jihozápadně od Afriky, kde dochází k rychlému poklesu intenzity pole.

Finlay vysvětluje, že SAA není jednolitý blok, ale mozaika několika „vloček“ magnetického pole. Některé části nad Jižní Amerikou se změnily jen mírně, zatímco oblast směrem k Africe slábne mnohem rychleji. Na vině jsou takzvané reverzní fluxové „skvrny“ na rozhraní mezi kapalným jádrem a pláštěm – místa, kde se magnetické siločáry místo směrem ven obracejí zpět do nitra Země. Přehled nových výsledků přibližuje i popularizační článek EarthSky.

Proč by nás to mělo zajímat

Na zemském povrchu bychom si jihoatlantské anomálie nejspíš ani nevšimli. Rozdíl v intenzitě pole neznamená, že by se vám na pláži v Rio de Janeiru jinak choval kompas nebo že by zde lidé dostávali extrémní dávky radiace. Jde především o problém pro vše, co obíhá několik stovek kilometrů nad námi.

Satelity procházející SAA jsou vystaveny výrazně vyššímu toku protonů a elektronů, což zvyšuje riziko tzv. „single-event upsets“ – náhodných chyb v elektronice způsobených zásahem částice. Přehled na Wikipedii uvádí, že právě průlet touto oblastí je spojován s řadou problémů: od chybných alarmů na sondě Skylab přes pády palubních počítačů raketoplánu až po selhání některých komunikačních družic.

Ikonickým příkladem je Hubbleův vesmírný teleskop. Ten kvůli jihoatlantské anomálii přibližně 15 procent času „mlčí“ – při průletu regionem má citlivé detektory vypnuté, aby se zabránilo poškození nebo zahlcení šumem. NASA v materiálu o teleskopu přímo píše, že SAA sbírá nabité částice, které mohou narušovat komunikaci a ohrožovat elektroniku, a že Hubble regionem prochází desetkrát denně NASA – Hubble vs. Webb.

Zvýšenou dávku radiace dostávají i astronauti. Mezinárodní vesmírná stanice ISS využívá speciální stínění a při průletu anomálií posádka často odkládá citlivější experimenty. Dlouhodobé zdravotní dopady krátkých, ale opakovaných průletů zatím nejsou zcela jasné, ale jde o jeden z důvodů, proč kosmické agentury SAA detailně sledují.

Znamená to, že se blíží převrácení magnetických pólů?

Slábnoucí magnetické pole a rostoucí anomálie okamžitě vyvolávají oblíbený scénář „magnetického armagedonu“, kdy se severní a jižní pól náhle prohodí a technická civilizace se zhroutí. Realita je střízlivější.

Magnetické póly se v geologické historii Země skutečně mnohokrát převrátily. Některé studie naznačují, že výrazné anomálie, podobné dnešní SAA, mohly předcházet minulým přepólováním. Přehled geofyzikálních dat v časopise Frontiers in Earth Science například zmiňuje, že současná jihoatlantská anomálie má svůj protějšek v tzv. levantinské anomálii z doby železné, která se odráží v magnetických stopách starověkých civilizací Frontiers – The South Atlantic Anomaly: The Key for a Possible Geomagnetic Reversal.

Vědci ale zdůrazňují, že z jediné anomálie nelze vyčíst bezprostřední hrozbu přepólování. V rozhovorech geofyzikové z NASA a ESA shodně říkají, že současné změny jsou významné, ale stále spadají do „normální“ variability magnetického pole, které se mění na škálách let, století i milionů let.

Jinými slovy: ano, pole slábne a anomálie roste, ale neexistuje žádný důkaz, že by k přepólování mělo dojít v příštích desetiletích. A i kdyby, proces by pravděpodobně trval stovky až tisíce let, během nichž by se civilizace měla dostatek času přizpůsobit.

Jak se satelity brání

Kosmické agentury se nespoléhají na to, že situace „nějak dopadne“. Inženýři se slabší oblasti magnetického pole aktivně přizpůsobují už dnes.

Dráhy satelitů se často navrhují tak, aby v SAA trávily co nejméně času. U družic, které se regionu nevyhnou, se kritická elektronika umisťuje do nejlépe stíněných částí konstrukce a používají se speciální radiačně odolné čipy. V operačním plánu jsou potom přesně definované „no-go“ zóny, kdy se citlivé přístroje přepínají do bezpečného režimu – typicky právě při průletech jihoatlantskou anomálií, jak popisuje například analýza dopadů SAA na satelity zpráva Discover Magazine.

Nový model magnetického pole založený na datech Swarmu umožní tato opatření ještě zpřesnit. Lepší předpověď intenzity a polohy anomálie znamená, že provozovatelé družic budou moci přesněji plánovat, kdy vypnout senzory, kdy přerušit citlivé měření a kde je třeba posílit stínění.

Co to znamená pro nás na Zemi

Pro běžného člověka na povrchu planety není rostoucí „díra“ v magnetickém štítu důvodem k panice. Atmosféra pořád odvádí většinu práce při zastavování nabitých částic, a rozdíl v intenzitě magnetického pole mezi SAA a jinými oblastmi je z hlediska zdravotního rizika zanedbatelný.

Větší pozornost si zaslouží spíš technologie, na které jsme si zvykli spoléhat – navigační satelity, komunikační družice, systémy dálkového průzkumu Země nebo teleskopy sledující vesmír. Každý výpadek nebo zkrácená životnost těchto zařízení může mít ekonomické i vědecké dopady. Právě proto vědci úzkostlivě sledují, co se v nitru Země děje.

Nová data ze Swarmu nám připomínají jednu zásadní věc: magnetické pole není statické brnění, ale živý, proměnlivý systém závislý na chaotickém varu tekutého železa tisíce kilometrů pod našimi nohama. Jihoatlantská anomálie je jedním z viditelných projevů této dynamiky – a zároveň testem, jak dobře dokážeme své kosmické technologie přizpůsobit planetě, která se stále mění.