Nová studie odhaluje, že zemské magnetické pole nevzniká jen v tekutém jádře, ale jeho sílu a stabilitu ovlivňují i obří skryté struktury ve spodním plášti planety. Tyto „hlubinné kontinenty”, zvané LLVP, mění tepelné toky mezi pláštěm a jádrem – a tím i samotné geodynamo, které umožňuje život na Zemi.
Od doby, kdy se před zhruba 4,5 miliardami let zformovala planeta Země, je jedním z jejích velkých výkonů (pokud lze v tomto smyslu mluvit o planetě) udržování stabilního magnetického pole, které funguje jako ochranný štít proti vysokoenergetickým částicím ze Slunce a mezihvězdného prostoru. Toto pole, které umožňuje existenci atmosféry, jak ji známe, a chrání veškerý život před kosmickým zářením, nevzniká na povrchu, ale hluboko uvnitř planety: v kapalném vnějším jádru.
Zjednodušeně řečeno, geologové spekulují, že naše planeta měla od svého vzniku slabé magnetické pole procházející jádrem, mořem roztaveného železa, které při svém pohybu a otáčení v důsledku rotace Země generuje elektrické proudy díky „jednoduchému“ principu: pohybujete-li elektrickým vodičem (tekutým železem) v magnetickém poli, vzniká elektrický proud. Takto je definováno dynamo, stroj schopný přeměnit mechanickou energii (pohyb) na elektrickou, a protože patří planetě, nazývá se pozemské geodynamo.
Klasické modely až dosud předpokládaly, že toto geodynamo závisí především na složení a tepelném toku uvnitř samotného jádra. Nová studie publikovaná v časopise Nature Geoscience však odhalila, že chování magnetického pole silně ovlivňují také struktury skryté těsně nad jádrem, na hranici mezi zemským jádrem a pláštěm, v oblasti hluboké téměř 2 900 kilometrů, kde panují extrémní a přímému pozorování nepřístupné podmínky.
Tyto struktury, známé jako provincie s nízkou seismickou rychlostí nebo LLVP, jsou gigantické masy materiálu ve spodním plášti, které se odlišují od svého okolí díky svým neobvyklým tepelným a chemickým vlastnostem. Jejich existenci naznačily již studie seismických vln, které ukazují, jak se tyto vlny v určitých oblastech hlubokého pláště zpomalují (což je známkou toho, že tamní materiál je jiný), ale až dosud nebylo jasné, jak by mohly interagovat s magnetickou dynamikou.
Studie, kterou vedl Andy Biggin, ukazuje, že rozdíly v teplotě a vedení tepla mezi těmito LLVP a okolním materiálem mohou modulovat tok tepla z jádra, a tím měnit konvekční vzorec tekutého železa, které pohání zemské dynamo.
Na tomto zjištění je fascinující, že tyto skryté struktury nelze pozorovat přímo; neexistuje způsob, jak je „vyfotografovat“, jako bychom vyfotografovali horu nebo zlom na povrchu. Jejich existence připomíná spíše uzavřenou místnost, kterou můžeme slyšet pouze zvenčí. Zemětřesení působí jako bouchání do zdi: seismické vlny procházejí nitrem planety a mění rychlost a trajektorii v závislosti na materiálu, na který narazí, a odhalují hluboké oblasti s odlišnými vlastnostmi.
Tento objev má hluboké důsledky pro naše chápání historie planety. Říká nám, že to, co se odehrává v hlubokém plášti (tato vrstva pevných hornin, která se rozprostírá asi 2 900 km pod našimi nohami), není němým svědkem geomagnetismu, ale spíše hraje aktivní roli v motoru, který generuje magnetické pole, a je to tentýž, který umožňuje život na planetě.
Ancient structures deep within the Earth form its magnetic shield.
— Black Hole (@konstructivizm) February 5, 2026
Scientists have discovered magnetic evidence that two giant, super-hot rock masses at the base of the mantle have influenced the behavior of the Earth's liquid outer core for millions of years.
Exploring the… pic.twitter.com/7a5FclbZQx
Abychom pochopili význam tohoto objevu, stojí za to se na chvíli zastavit a zamyslet se nad tím, jak je uspořádáno nitro Země. Pod zemskou kůrou, kde žijeme, se nachází plášť, kamenná vrstva, která je sice pevná, ale pomalu se chová jako vysoce viskózní tekutina v měřítku milionů let. Tento plášť se dělí na svrchní a spodní plášť a u jeho základny, v hloubce asi 2 900 kilometrů, se nachází hranice s vnějším jádrem, vrstvou tekutého železa a niklu, která obklopuje pevné vnitřní jádro. Právě na této hranici, známé jako vrstva D (vyslovuje se D prima), se nacházejí LLVP.
LLVP jsou tak kolosální, že kdybychom je viděli z vesmíru, vypadaly by jako dva obrovské „kontinenty“ pohřbené hluboko pod povrchem zhruba Afriky a Tichého oceánu. Každý z nich se táhne tisíce kilometrů horizontálně a zvedá se až do hloubky asi 1 000 kilometrů v plášti. Jsou to v jistém smyslu největší „reliéfy“ na planetě, ale skryté uvnitř. Seismické vlny, které jimi procházejí, se zpomalují, což naznačuje, že materiál je teplejší, méně rigidní (méně tuhý) nebo má odlišné chemické složení než okolní plášť.
Geofyzici už léta diskutují o tom, co přesně tyto provincie představují: zbytky dávné oceánské kůry, která se zhroutila subdukcí a nahromadila se na dně pláště? Velmi hustý materiál obohacený železem, který se v rané historii Země oddělil od zbytku pláště? Nebo snad směs obojího? Ačkoli neexistuje jednoznačný konsenzus, většina modelů se shoduje na tom, že se jedná o chemicky odlišné a tepelně teplejší oblasti, které jsou klíčovými hráči ve vnitřní cirkulaci planety.
Až donedávna byla role LLVP spojována především s deskovou tektonikou a vulkanismem. Navrhovalo se například, že takzvané „horké skvrny“ – oblasti, kde plášť stoupá v podobě termálních plumů, jako například na Havaji nebo Islandu – by mohly vznikat na okrajích těchto hlubokých provincií. Jinými slovy, to, co se děje v hloubce téměř 3 000 kilometrů, by mohlo souviset se sopkami, které vidíme na povrchu. Nová práce nyní přidává další dílek do skládačky: tytéž struktury mohou také modulovat magnetické pole, které obklopuje planetu.
Tento mechanismus je v podstatě hrou tepelných kontrastů. Vnější jádro ztrácí teplo do pláště nad ním. Tato tepelná ztráta je motorem, který pohání konvekci tekutého železa: čím více tepla se odebírá, tím energičtější jsou vnitřní pohyby a tím účinnější je geodynamo. Pokud je v určité oblasti hranice mezi jádrem a pláštěm plášť relativně chladný a dobře vede teplo, jádro pod touto oblastí se ochlazuje rychleji, což zesiluje místní konvekci. Naopak, pokud je plášť teplejší nebo hůře vodivý – jak se předpokládá v případě LLVP – tok tepla se snižuje a konvekce jádra pod těmito „hlubokými ostrovy“ slábne.
Studie Biggina a jeho kolegů kombinuje numerické modely geodynama s rekonstrukcemi polohy LLVP v geologické minulosti. Využívají k tomu paleomagnetická data – záznamy dávného magnetického pole zachované ve vulkanických horninách a sedimentech – a rekonstrukce deskových tektonik, které umožňují „přetočit“ polohu kontinentů a pláště v průběhu stovek milionů let. Překrýváním těchto rekonstrukcí se simulacemi tepelného toku na hranici jádra a pláště nacházejí korelace mezi rozložením LLVP a charakteristikami magnetického pole, jako je četnost obratů pólů.
Geomagnetické reverzace – kdy si severní a jižní magnetický pól vymění pozice – jsou jedním z nejzajímavějších jevů zemského magnetického pole. Nevyskytují se s pevnou periodicitou: někdy uplynou desítky milionů let bez reverzace a jiné epochy zaznamenávají mnohem častější změny. Paleomagnetické záznamy například ukazují interval zvaný křídový normál, v období před přibližně 120 až 83 miliony let, kdy si pole udrželo stejnou polaritu po dobu téměř 40 milionů let. Jednou z hypotéz, která nabývá na síle, je, že konfigurace LLVP a hlubokého pláště v tomto období podporovala stabilnější konvekční režim v jádře, což snižovalo tendenci k inverzi pólů.
To vede k silnému poznání: magnetické pole, které nás dnes chrání, je výsledkem neustálého rozhovoru mezi jádrem a pláštěm. Nestačí se dívat na tekuté železo; musíme zvážit, jak plášť odebírá teplo, jak se reorganizuje s pohybem tektonických desek a jak velké hlubinné struktury, jako jsou LLVP, toto proudění usměrňují nebo blokují. Geodynamo tedy není izolovaný systém, ale součást vnitřního „ekosystému“, kde každá vrstva planety ovlivňuje ostatní.
Význam tohoto přístupu přesahuje rámec geologické zvědavosti. Magnetické pole je jedním z faktorů zvažovaných při posuzování obyvatelnosti jiných planet a exoplanet. Například Mars měl v prvních několika stech milionech let své existence globální magnetické pole, ale ztratil ho, pravděpodobně když se jeho nitro ochladilo a jeho dynamo se vypnulo. Bez tohoto štítu sluneční vítr narušil jeho atmosféru a vznikla chladná a suchá planeta, kterou vidíme dnes. Podrobné pochopení toho, co udržuje geodynamo Země aktivní – včetně role hlubokého pláště a LLVP – pomáhá vysvětlit, proč Země zůstává obyvatelným světem, zatímco ostatní sousedé nikoli.
Studie navíc nabízí nový způsob, jak propojit procesy, které na první pohled zdánlivě patří do různých oborů. Desková tektonika, která přeskupuje kontinenty a oceány na povrchu, pomalu mění rozložení hmot v plášti. Tato reorganizace zase mění strukturu tepelného toku na hranici jádra a pláště a v průběhu času může změnit chování magnetického pole. Jinými slovy, drift kontinentů by mohl zanechat „otisk“ v historii magnetického pole a naopak: magnetický záznam v horninách by mohl obsahovat stopy o vývoji hlubokého pláště.
To vše podporuje disciplína, která může znít abstraktně, ale má velmi konkrétní využití: seismologie. Když dojde k velkému zemětřesení, seismické vlny se šíří nitrem planety a jsou zaznamenávány stanicemi po celém světě. Analýzou doby, za jakou dorazí a jak mění směr, seismologové vytvářejí obrazy zemského nitra, podobně jako počítačová tomografie (CT) poskytuje pohled na vnitřek lidského těla. LLVP se v těchto „planetárních skenech“ projevují jako oblasti, kde se vlny systematicky zpomalují, což je známkou toho, že se zde nachází jiný materiál.
V posledních letech umožnily stále dokonalejší techniky seismické tomografie lépe popsat tvar a velikost těchto provincií. Některé studie dokonce naznačují, že jejich okraje jsou poměrně ostré, jako by se jednalo o „útesy“ v plášti. Jiné práce identifikovaly ještě extrémnější struktury na bázi LLVP, tzv. zóny s velmi nízkou rychlostí (ULVZ), kde se seismické vlny velmi prudce zpomalují. Bylo navrženo, že tyto ULVZ by mohly být kapsy částečně roztaveného nebo železem obohaceného materiálu, které jsou možná pozůstatky dávných magmatických oceánů, které existovaly v době, kdy byla Země mladá.
Vzniká tak obraz mnohem dynamičtější a složitější planety, než naznačuje klasický obraz „soustředných vrstev“. Pod našima nohama, v nedosažitelných hloubkách, se zvedají a potápějí gigantické struktury, hromadí se zbytky dávných desek, stoupají chocholy horkého materiálu a tekuté jádro pomalu vře a vytváří magnetické pole. V tomto kontextu se LLVP jeví jako středobod ozubeného kola, které spojuje tepelnou, chemickou a magnetickou historii Země.
Existuje samozřejmě mnoho otevřených otázek. Nevíme s jistotou, jaké je přesné složení LLVP, ani zda se jejich tvar v průběhu historie planety dramaticky měnil. Není také jasné, do jaké míry řídí frekvenci geomagnetických zvratů, nebo zda pouze modulují proces, kterému dominují jiné faktory, například postupná krystalizace vnitřního jádra. Numerické modely, ať už jsou jakkoli sofistikované, nevyhnutelně zjednodušují realitu a rekonstrukce hlubokého pláště do minulosti s sebou nesou nejistoty.
Práce Biggina a jeho týmu však zapadá do širšího trendu ve vědě o Zemi: odklon od studia každé vrstvy planety zvlášť a přechod k vnímání Země jako propojeného systému, kde se jádro, plášť, litosféra, oceány, atmosféra a dokonce i biosféra navzájem ovlivňují. To, že život na povrchu částečně závisí na neviditelných strukturách ukrytých tisíce kilometrů hluboko, může znít jako science fiction, ale přesně to tento druh výzkumu naznačuje.
Pokud tento průlom v něčem vypovídá jasně, pak v tom, že „pravda je tam dole“, to ano, ale také v tom, že o „tam dole“ toho stále víme velmi málo. Každé nové zaznamenané zemětřesení, každé vylepšení modelů plášťové konvekce nebo geodynama přidává další pixel do rozmazaného obrazu zemského nitra. A v tomto obraze se LLVP z pouhých seismických anomálií staly tichými hráči v magnetické a nakonec i biologické historii naší planety.