Подземные электрические цепи раскрыли тайны недр Земли
Солнечная буря, подобная той, что в 1989 году погрузила во тьму Квебек, могла бы иметь катастрофические последствия для восточного побережья США. Теперь, благодаря 18 годам исследований, ученые создали первую в истории детальную трехмерную карту электрических свойств под всем континентом. Эта работа позволяет прогнозировать риски для энергосетей с беспрецедентной точностью, пишет Phys.org.
Проект Американского магнитотеллурического массива (USMTArray) охватил более 1800 точек по всей стране. Ученые измеряли естественные вариации электрического и магнитного полей Земли, чтобы заглянуть под поверхность — от осадочных пород до древних корней континента, возраст которых превышает миллиард лет.
«Магнитотеллурические данные очень сильно реагируют на такие факторы, как жидкости и расплавы. Это дает нам принципиально иное представление о Земле», — комментирует Анна Келберт из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института. В отличие от сейсмических методов, электрическая карта позволяет находить древние геологические структуры, невидимые для других приборов, например, зоны субдукции, отмеченные графитом и сульфидными минералами.
Главное практическое значение карты — прогнозирование последствий геомагнитных бурь. Когда на Солнце происходит вспышка, оно выбрасывает заряженные частицы, которые, взаимодействуя с магнитным полем Земли, создают мощные электрические токи в недрах. Эти токи выходят на поверхность и проникают в линии электропередач.
Во время квебекского шторма 1989 года геоэлектрическое поле в штате Мэн достигало 22,79 вольт на километр. «Я считаю, что любое значение выше 1 В/км рассматривается энергетической отраслью как угроза», — поясняет Келберт. По словам эксперта, при 20 В/км на 200-километровой линии электропередач возникает напряжение в 4000 вольт. Такой постоянный ток перегружает трансформаторы, предназначенные для переменного тока, что приводит к их перегреву и выходу из строя.
Раньше ученые использовали упрощенные модели, но геология США оказалась гораздо сложнее. Теперь данные USMTArray поступают в систему NOAA и Геологической службы США, создавая карту рисков в режиме реального времени. Это позволяет оценивать опасность для конкретных регионов во время развития шторма. Помимо защиты от катастроф, карта имеет и фундаментальное значение. Она раскрывает историю формирования Северной Америки и может стать инструментом для поиска месторождений полезных ископаемых и геотермальных источников энергии.
Тем временем астрономы высказали предположение, что Луна образовалась в результате столкновения Земли не с одной, а с несколькими планетами.