Три таких события пришлись на мезозой
Проанализировав древние изменения уровня океана за последние 320 миллионов лет, норвежские исследователи показали, что в прошлом Земля пережила несколько эпизодов относительно быстрого истинного полярного блуждания ― три в мезозое и один в кайнозое. Эти результаты, как говорится в статье, опубликованной в Science, частично подтвердили выводы, полученные ранее на основе палеомагнитных исследований.
Истинным полярным блужданием (true polar wander, TPW) называют наблюдаемый сдвиг географических полюсов, связанный с переориентацией планеты относительно оси вращения. Такой сдвиг происходит, когда геодинамические процессы приводят к перераспределению масс в твердом теле Земли, которая для минимизации энергии вращения стремится выровнять ось вращения и ось с максимальным моментом инерции. При этом кора и мантия смещаются как целое по отношению к ядру, которое остается привязанным к оси вращения, а также по отношению к климатическим поясам. Поэтому достаточно быстрые в масштабах геологического времени (продолжительностью менее десяти миллионов лет) истинные полярные блуждания могут вызвать значительные изменения магнитного поля и климата на планете и оказать глубокое влияние на биосферу.
В настоящее время скорость истинного полярного блуждания составляет около 10 сантиметров в год. Это выше, чем средняя скорость дифференциального движения литосферных плит. С помощью палеомагнитных исследований ученые выявили (раз, два, три) в прошлом нашей планеты ряд событий, которые могут интерпретироваться как быстрые TPW. Однако при анализе палеомагнитных данных в этом направлении возникают серьезные трудности, так как необходимо надежно различать признаки истинных полярных блужданий и кажущихся, обусловленных перемещением тектонических плит.
Исследователи из университета Осло во главе с Мэтью Домейером (Mathew Domeier) предложили метод для обнаружения эпизодов быстрых TPW, опирающийся на моделирование изменений уровня океана. Во время события TPW мантия и кора совместно вращаются относительно исходного положения земного эллипсоида, стремясь выровняться с новой равновесной формой. Однако вязкость мантии и упругие напряжения в литосфере задерживают это выравнивание, тогда как гидросфера реагирует сразу. Области, смещенные к экватору, подвергаются трансгрессии (затоплению), а смещенные от экватора испытывают регрессию. Общую картину изменений уровня моря, представленную в виде квадрупольного распределения, ученые сопоставили с палеогеографическими реконструкциями для последних 320 миллионов лет. Эти глобальные карты, построенные на основе литологических данных с использованием обновленных моделей тектоники плит, отражают динамику морских трансгрессий и регрессий с шагом 10 миллионов лет.
В рамках рассмотренного интервала времени Домейер и его коллеги обнаружили четыре эпизода, для которых картина наступления и отступления океана в наибольшей степени согласуется с квадрупольным распределением, характерным для быстрых истинных полярных блужданий. Такой подход не позволяет определить абсолютную скорость TPW напрямую, но дает возможность обнаруживать без предварительного знания о событиях интервалы повышенной скорости блуждания ― более 0,6 градуса дуги за миллион лет, что сопоставимо с современной скоростью TPW. Для установления широт необходимы абсолютные положения, но для долгот достаточно относительных, и в этом случае восстановленная ось истинного полярного блуждания привязывается к континентам, а не к системе отсчета, связанной с мантией.
Три обнаруженных события определены как мезозойские. Первое фиксируется в ранней юре, в промежутке от 200 до 190 миллионов лет назад, и связано с регрессией в южной части распадающейся Пангеи и трансгрессией на севере. Второе произошло в поздней юре ― раннем мелу (150–140 миллионов лет назад), когда наступлению океана подвергались Южная Америка, Антарктида и Восточная Азия, а юго-западная часть Северной Америки, запад Европы и восточная часть Австралии переживали регрессию. В третьем эпизоде (средний мел, 100–90 миллионов лет назад) картина оказалась близка к обратной: в Южной Америке, Западной и Южной Африке и Восточной Азии океан отступал, а в Северной Америке и Европе происходила трансгрессия. Четвертое, наименее четко выделяемое событие относится к кайнозою и может быть датировано приблизительно олигоценом ― началом миоцена (30–20 миллионов лет назад).
Ученые обратили внимание на отсутствие значимых сигналов о TPW в позднем палеозое ― в конце карбона и в перми (от 320 до 250 миллионов лет назад). Между тем в это время почти вся континентальная литосфера была связана с суперконтинентом Пангея, который испытывал сильное меридиональное смещение. В палеомагнитных записях TPW в этот период неотличимы от движения литосферных плит, в связи с чем ранее было высказано предположение о решающей роли быстрых истинных полярных блужданий в сдвиге Пангеи на север. Однако полученные Домейером и его коллегами результаты ставят под сомнение эту гипотезу: в них нет признаков значительного вклада в динамику уровня моря в этот период, а подходящие положения оси TPW находятся далеко от ожидаемых. Кроме того, по мнению авторов исследования, из четырех обнаруженных эпизодов быстрых TPW первый и четвертый пока следует считать достаточно сомнительными. Наиболее надежно определены позднеюрско-раннемеловой и среднемеловой эпизоды быстрых истинных полярных блужданий, и они могут служить подтверждением палеомагнитных данных.
Ранее N + 1 рассказывал, как ученые обнаружили на западе Индийского океана родину Южно-Атлантической геомагнитной аномалии, нашли под Тибетским нагорьем фрагмент Индийской плиты, а совсем недавно показали, что палеоцунами Стурегга не нанесло берегам Дании и Германии существенного ущерба.