لقد قام علماء الجيوفيزياء بمحاكاة كيفية ظهور المجال المغناطيسي للأرض من نواة سائلة بالكامل، مما يتحدى الافتراضات السابقة. من خلال تقليل تأثيرات اللزوجة، يظهر النموذج دينامو ذاتي الاستدامة مشابهًا للدينامو الحالي. النتائج، المنشورة في مجلة Nature، توضح تاريخ الكواكب والتغييرات المغناطيسية المستقبلية.
يحمي المجال المغناطيسي للأرض الكوكب من الإشعاع الكوني، مما يمكن الحياة كما نعرفها. لقد اعتمد العلماء منذ زمن طويل على نظرية الدينامو لشرح توليده: تيارات الحمل الحلزونية في النواة الخارجية السائلة، المعكوفة بسبب دوران الأرض، تخلق تياراتًا كهربائية تنتج المغناطيسية.
كان لغزًا رئيسيًا ما إذا كان هذا المجال موجودًا قبل تشكل النواة الداخلية الصلبة منذ حوالي مليار عام، عندما كانت النواة بأكملها سائلة. تناول باحثون من ETH Zurich وSUSTech في الصين هذا في دراسة نُشرت في Nature في 11 أكتوبر 2025. باستخدام محاكاة حاسوبية مفصلة، بما في ذلك الحسابات على الحاسوب الفائق Piz Daint في CSCS في لوغانو، اختبروا نموذج نواة سائلة بالكامل.
من خلال تقليل اللزوجة —الاحتكاك الداخلي للمعدن السائل— إلى مستويات ضئيلة، أظهر الفريق أن مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا يمكن أن ينشأ بعد ذلك. هذا يعكس آلية الدينامو التي تعمل اليوم. «حتى الآن، لم يتمكن أحد من إجراء مثل هذه الحسابات تحت هذه الظروف الفيزيائية الصحيحة»، قال المؤلف الرئيسي Yufeng Lin.
تشير النتائج إلى أن المجال المغناطيسي للأرض تشكل في وقت مبكر من تاريخها من خلال عمليات مشابهة. قال المؤلف المشارك Andy Jackson، أستاذ الجيوفيزياء في ETH Zurich: «يساعد هذا الاكتشاف في فهم تاريخ المجال المغناطيسي للأرض بشكل أفضل وهو مفيد في تفسير البيانات من الماضي الجيولوجي».
من المحتمل أن هذا الدرع المبكر ساعد في ظهور الحياة من خلال منع الإشعاع الضار منذ مليارات السنين. ينطبق النموذج أيضًا على أجسام أخرى مثل المشتري وزحل والشمس. بالنسبة للآثار الحديثة، يدعم المجال الاتصالات الفضائية والحضارة. لقد عكس الاستقطاب آلاف المرات، وتظهر العقود الأخيرة أن القطب الشمالي المغناطيسي يتحرك بسرعة نحو الشمال الجغرافي. فهم توليده يمكن أن يساعد في التنبؤ بالتغييرات المستقبلية.
الدراسة، بعنوان «ثبات عمل الدينامو في نموذج للأرض المبكرة»، تظهر في Nature (2025؛ 644 (8075): 109، DOI: 10.1038/s41586-025-09334-y).