Анализ сталагмитов указал на ускоренный переворот магнитного поля Земли

Сталагмиты в пещере Саньсин

Proceedings of the National Academy of Sciences

Геологи обнаружили, что сильные изменения полярности магнитного поля Земли могут происходить за очень короткий срок — всего полтора века достаточно для разворота полюсов более чем на 100 градусов. К такому выводу ученые пришли в результате радиоизотопного и палеомагнитного анализа сталагмитов возрастом около 100 тысяч лет, найденных в одной из пещер в южном Китае. Кроме того, такой быстрый переход может стать началом длительного периода геодинамической аномалии, при которой магнитное поле Земли в течение тысячелетия довольно часто и быстро меняет свое направление, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В начале XX века геологи обнаружили, что южный и северный магнитные полюса Земли в течение жизни нашей планеты неоднократно менялись местами. Процесс смены полюсов имеет стохастическую природу и поэтому не имеет выраженного периода — между двумя последовательными сменами положений может происходить как несколько десятков тысячелетий, так и несколько миллионов лет. При этом за время жизни на Земле человека подобная инверсия не происходила ни разу.

Считается, что последний из таких переворотов произошел около 773 тысяч лет назад, однако после этого многократно происходили так называемые «геомагнитные экскурсы» — периоды нестабильности магнитного поля, при которых направление магнитного поля временно поворачивается на угол от 60 до 180 градусов, после чего довольно быстро возвращается в исходное положение. Напряженность поля во время таких событий в отдельных областях может снижаться практически до нуля. Так же, как и при полной инверсии магнитного поля, эти периоды нестабильности связывают с турбулентными процессами, происходящими в жидко-металлической оболочке земного ядра, однако однозначного объяснения для этого эффекта пока не предложено.

Чтобы более детально изучить те процессы, которые происходят во время такого геомагнитного экскурса, геологи из Тайваня, Китая и Австралии под руководством Чуань-Чоу Шэня (Chuan-Chou Shen) из Национального университета Тайваня предложили исследовать сталагмиты из пещеры Саньсин в южном Китае.

Анализ содержания изотопов урана и тория в сталагмитах позволил датировать образцы с точностью до 10 лет: оказалось, что возраст пород составляет от 91 до 107 тысяч лет. Дальнейшие палеомагнитные исследования показали, что в течение этого интервала на Земле наблюдалось довольно большое количество магнитодинамических аномалий, у которых сильно варьировались длительность и частота. Амплитуда разворота магнитного поля в течение этого периода иногда превышала 100 градусов, при этом у этих вращений наблюдалась выраженная асимметрия — относительно нормального направления полярность в Восточном полушарии поворачивалась преимущественно на юг и на восток.

Оказалось, что если в период от 92 до 98 тысяч лет назад некоторые периоды аномалий растягивалась на тысячелетия, то 103–106 тысяч лет назад длительность геомагнитных экскурсов была несколько меньше — несколько веков. Также ученым удалось измерить длительность разворота магнитного поля. Оказалось, что для разворота на сотню градусов магнитному полю Земли хватило всего около 144 лет — это значительно меньше того времени, который ученые ранее считали достаточным для такого процесса.

По словам геологов, полученные ими данные впервые позволили с такой точностью оценить временные характеристики геомагнитных экскурсов с резким изменением полярности магнитного поля Земли. Авторы работы отмечают, что в периоды подобных аномалий всегда ослабляется магнитное поле планеты, из-за чего космическое излучение может проникать глубже в атмосферу. Результаты работы показали, что смена магнитной полярности может произойти очень быстро, и если это произойдет, то отразится на спутниковых системах, биосфере и человеческом обществе.

Чтобы более точно изучить динамику магнитного поля Земли, ученые проводят не только геологические исследования, но и привлекают современные вычислительные методы. Так, с помощью компьютерного моделирования геологам удалось показать, что смена магнитной полярности нашей планеты, вероятнее всего, происходит в результате воздействия динамо-волн внутри ядра. Интересно, что иногда при исследовании подобных сложных задач на помощь приходят не только современные подходы, но и ритуалы людей, живших на Земле больше тысячи лет назад. Так, по измерению намагниченности частиц песка, которые образовывались при поджигании загонов для скота в южной Африке, ученые восстановили картину распределения магнитного поля Земли в 1000–1600 годах нашей эры.

Александр Дубов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.