Planetens magnetfält sträcker sig från jorden som osynlig spaghetti. Skapat av jordens kärna är detta fält viktigt för vardagen: Det skyddar planeten från solpartiklar, det ger en grund för navigering och det kan ha spelat en viktig roll i livet på jorden.
Men vad skulle hända om jordens magnetfält försvann i morgon? Ett större antal laddade solpartiklar skulle bombardera planeten, sätta elnät och satelliter på fritz och öka människors exponering för högre nivåer av cancer-orsakande ultraviolett strålning. Med andra ord skulle ett saknat magnetfält få konsekvenser som skulle vara problematiska men inte nödvändigtvis apokalyptiska, åtminstone på kort sikt.
Och det är goda nyheter, eftersom det i mer än ett sekel har försvagats. Till och med nu finns det särskilt spunna fläckar, som South Atlantic Anomaly på södra halvklotet, som skapar tekniska problem för satelliter med låg omloppsbana.
Det första att förstå om magnetfältet är att även om det försvagas kommer det inte att försvinna - åtminstone inte i miljarder år. Jorden är skyldig sitt magnetfält till sin smälta yttre kärna, som främst är gjord av järn och nickel. Den sugande yttre kärnan drivs av konvektion av värme som frigörs när den inre kärnan växer och stelnar, säger John Tarduno, en geofysiker vid University of Rochester. (Den inre kärnan växer med cirka en millimeter per år.)
Denna magnetfältmotor, känd som en dynamo, har tugat med i miljarder år. Forskare tror att det nuvarande kärnarrangemanget kan ha satt sig på plats för cirka 1,5 miljarder år sedan, enligt 2015-forskning som hittade ett hopp i magnetfältets styrka runt då. Men Tarduno och hans team har hittat bevis för ett magnetfält på jorden i planetens äldsta mineraler, zirkoner, från 4,2 miljarder år tillbaka, vilket tyder på att verksamheten i kärnan har skapat magnetism under mycket lång tid.
Det är inte klart varför dynamomen kom igång, sa Tarduno till Live Science, även om det är möjligt att den enorma planetpåverkan som skapade månen kan ha varit nyckeldrivaren. Denna påverkan, som inträffade kanske 100 miljoner år efter att jorden samlades, kunde ha skakat upp all lagring eller skiktning av material i jordens kärna: Föreställ dig att skaka upp en flaska olja och vatten i planetskala. Denna störning kunde ha främjat konvektionen som fortfarande driver jordens dynamo idag.
Så småningom kommer den inre kärnan förmodligen att bli tillräckligt stor för att konvektionen i den yttre kärnan inte längre är effektiv och magnetfältet kommer att misslyckas. Men det scenariot är så långt borta att det inte är värt att förlora mycket sömn.
"Vi pratar miljarder år", sa Tarduno.
Försvagande magnetfält
Mycket mer relevant för människors liv är att magnetfältet försvagas. Forskare har mätt denna försvagning direkt med magnetiska observatorier och satelliter under de senaste 160 åren. Huruvida fältet vaklade innan det är lite dumare, liksom vad det kommer att göra nästa. Det magnetiska fältet är för närvarande cirka 80% dipolärt, sade Tarduno. Det betyder att den fungerar mest som en stångmagnet. Om du kunde placera järnfilningar runt planeten (och ta bort solens inflytande, som sprider en konstant ström av laddade partiklar som kallas solvinden mot jorden och blåser magnetfältet runt som långt hår i en bris), är det resulterande magnetfältet linjer skulle visa ett tydligt norr och söder. Men 20% av fältet är icke-dipolärt, vilket betyder att det är mer komplicerat; det finns lokala variationer.
Tidigare har magnetfältet vänt och bytt norr och söder. Den sista av dessa vändningar hände för 780 000 år sedan, runt era Homo erectus. Försvagning av fältet har vanligtvis föregått dessa vändningar och väckt frågor om en annan vippa är överhängande. Men fältet försvagas också ibland och förstärks sedan igen utan att vända, ett fenomen som kallas en utflykt.
Tarduno och hans team har funnit att en konstig virvel i kärnan under Sydafrika kan bidra till en del av denna svaghet. Denna virvel verkar orsaka South Atlantic Anomaly, en känd svag plats i fältet som sträcker sig från cirka 300 mil öster om Brasilien över stora delar av Sydamerika. I detta område sjunker laddade partiklar från solvinden närmare jorden än vanligt. South Atlantic Anomaly märks inte särskilt på marken. Men järnomloppssatelliter möter mer skadliga solpartiklar där, och astronauter som har rest genom regionen på den internationella rymdstationen har rapporterat skytte-stjärna visuella fenomen som tros orsakas av relativt höga strålningsnivåer på nivån med låg jordbana där .
En fältfri jord
Tarduno och hans team misstänker att variationen i manteln under Sydafrika kan ha varit triggerpunkten för magnetfältomvändningar tidigare. Den goda nyheten är att även om fältet försvagas eller förbereder sig för att vända, kommer det inte att försvinna; det finns inga bevis för att magnetfältet någonsin har försvunnit helt under en omvändning.
Även om fältet vänder, "har vi fortfarande något magnetfält närvarande; det kommer bara att bli ett mycket svagt magnetfält," sade Tarduno.
Hur skulle den här världen med ett minimalt magnetfält se ut? Din kompass skulle inte fungera, för en sak. "Det kommer bara att peka mot det högsta magnetfältet," sade Tarduno. "Det kan vara mycket nära dig; det kan vara väldigt långt borta."
Nord- och södra lamporna skulle vara synliga från lägre breddegrader, eftersom dessa färgstarka föreställningar är resultatet av samspelet mellan laddade partiklar som slängts från solen i solvinden och jordens magnetosfär. För närvarande visas dessa auroror nära polerna, efter jordens i stort sett magnetiska magnetfältlinjer, men ett svagare fält skulle göra det möjligt för partiklarna att tränga in i jordens atmosfär och lysa upp himlen närmare ekvatorn.
Förhållandena i South Atlantic Anomaly för satelliter kan bli vanliga över hela världen, vilket skulle orsaka tekniska problem. Solpartiklar kan pingelektronik, störa minne av bitar i vad som kallas ups of single-event, eller SEUs. När solpartiklar interagerar med det laddade skiktet i jordens atmosfär som kallas jonosfären, slår de också elektroner fria från sina molekylbanor. Dessa fria elektroner stör sedan överföringen av de högfrekventa radiovågorna som används för kommunikation.
Interaktioner mellan solvinden och jordens atmosfär kan också bryta ner ozonskiktet över tid, sade Tarduno, vilket skulle höja mänsklighetens kollektiva exponering för ultraviolett strålning och öka riskerna för hudcancer.
"Även om det förmodligen inte skulle vara helt katastrofalt för livet, skulle det finnas en mycket högre strålningsdosering på marken utan ett magnetfält," sade Martin Archer, en rymdplasmafysiker vid Queen Mary University i London.
Det finns föga bevis på att variationer av magnetfältet tidigare har påverkat livet på jorden. Fortfarande har magnetfältet utan tvekan format jordens yta, vilket hjälper till att hålla planetens bräckliga atmosfär från att blåsa ut i rymden av den obevekliga kraften från solvinden, berättade Archer för Live Science.
Ett magnetfält är inte avgörande för att ha en atmosfär - Venus har inget magnetfält och har en massiv, om inte välkomnande, atmosfär - men det verkar verkligen som ett ytterligare skyddande skikt. Mars, som brukade ha ett magnetfält men förlorade det för cirka 4 miljarder år sedan, har fått sin atmosfär nästan helt avskalad. Och om det fanns ett sätt att ge månen en jordliknande atmosfär, skulle solvinden spruta den till ingenting på bara ett århundrade, sade Archer.
