Странные узоры в древних породах говорят о вращающемся магнитном поле Земли

Фото из открытых источников

Некоторые исследователи утверждают, что магнитные отложения, образовавшиеся в эдиакарский период, 630–541 миллион лет назад, не являются необъяснимыми флуктуациями. Напротив, в породах гор Антиатлас в Марокко закодирована определённая закономерность, соответствующая быстрым смещениям магнитного поля планеты. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Магнитное поле Земли достаточно стабильно, чтобы люди использовали его в качестве ориентира для компасов, пока не изобрели GPS, но оно не идеально стабильно. Мы можем отслеживать перемещения северного и южного магнитных полюсов, смещающихся на расстояние до 60 километров в год, и благодаря магнитным записям в горных породах мы знаем, что в прошлом полюса многократно менялись местами, предоставляя геологам ценные инструменты. Однако, каким бы странным ни казалось это явление, оно ничто по сравнению с тем, что происходило в эдиакарский период.

Средний эдиакарский период, 591–565 миллионов лет назад, был отмечен резким ослаблением магнитного поля Земли, иногда примерно до одной десятой от его прежней и последующей напряжённости. Некоторые учёные пытались связать это с появлением эдиакарских животных – первых крупных и подвижных существ, передвигавшихся по водной глади. Так это или нет, но аномальное поведение не ограничилось ослаблением, а также стало нестабильным.

Нестабильный магнетизм был зафиксирован в породах, образовавшихся в то время, но оставил геологам сложную загадку. Некоторые связывают быстрые изменения направления поля в определённых местах с движением тектонических плит вокруг планеты со скоростью, значительно превышающей современную, увлекая за собой континенты. Трудно определить, что могло бы обеспечить необходимые для этого экстраординарные силы, но альтернативная версия, согласно которой полюса двигались быстрее, также представляла собой загадку.

Профессор Дэвид Эванс считает, что породы Антиатласа не только рассказывают нам о том, что произошло, но и могут дать ключ к разгадке причин. «Мы предлагаем новую модель магнитного поля Земли, которая выявляет структуру в его изменчивости, а не просто отвергает её как случайный хаотизм», — заявил Эванс. «Мы разработали новый метод статистического анализа палеомагнитных данных эдиакарского периода, который, по нашему мнению, станет ключом к созданию надёжных карт континентов и океанов того периода».

Антиатлас — горный хребет к югу от более известных марокканских гор Высокого Атласа. Хотя возраст этого хребта составляет около 300 миллионов лет, он содержит породы, образовавшиеся при извержениях вулканов в эдиакарский период, и остывающая лава в то время определяла ориентацию магнитного поля. Имеются данные, что в то время он находился гораздо дальше от экватора, чем сегодня.

«Предыдущие исследования горных пород этого периода часто использовали традиционные аналитические инструменты, предполагавшие, что магнитное поле Земли в прошлом вело себя так же, как и сейчас», — сказал Джеймс Пирс. «Мы применили новый подход. Мы смогли точно определить, насколько быстро менялись магнитные полюса Земли, отбирая образцы для палеомагнетизма с высоким стратиграфическим (послойным) разрешением и определяя точный возраст этих пород».

Учёные сузили период перемещения пород до 568–562 миллионов лет назад, что совпадает с окончанием ослабления магнитного поля. В остальной части эдиакарского периода подобных колебаний не наблюдалось.

Хотя этот подход помог понять, что произошло, он ещё больше усложнил вопрос о том, как это произошло, поскольку авторы пришли к выводу, что изменения, которые, как считается, происходили на протяжении миллионов лет, на самом деле происходили за тысячи лет. Если только выводы не абсолютно неверны, это исключает любую возможность того, что горы могли сместиться на большое расстояние по Земле за это время – вместо этого, должно быть, сместились полюса.

К счастью, авторы также нашли ключ к разгадке причины, обнаружив структуру изменений магнитной ориентации, пусть и довольно странную. Они полагают, что полюса не смещались вокруг оси вращения планеты, а переворачивались, словно не могли определиться.

Это по-прежнему оставляет корень загадки неразгаданным: почему полюса менялись именно так в течение одного геологического периода, но не до или после него? Другой важный вопрос: как это движение связано со слабостью поля до и в данный момент?

Однако, хотя и может быть сложно определить, с чего начать ответ на эти два вопроса, работа, по крайней мере, позволяет другим проверить выводы исследователей, используя другие отложения лавы той же эпохи.

Авторы также отмечают, что есть некоторые свидетельства, указывающие на схожие периоды ослабления магнитного поля и быстрых инверсий в девоне и поздней юре, что подразумевает их повторение с интервалом около 200 миллионов лет. Похоже, это не привело к массовому вымиранию рыб и динозавров соответствующих эпох, но, вероятно, нам не стоит беспокоиться об этом ещё около 50 миллионов лет.

«Вся моя карьера была посвящена картированию движения континентов, океанов и тектонических плит по поверхности Земли на протяжении всей её истории», — сказал Эванс. «Эдиакарский период, в частности, стал серьёзным препятствием на пути к этой долгосрочной цели, поскольку глобальные палеомагнитные данные были просто неинформативны. Если предлагаемые нами новые статистические методы окажутся надёжными, мы сможем преодолеть разрыв между более древними и более молодыми временными периодами и создать согласованную визуализацию тектоники плит, охватывающую миллиарды лет, от самых ранних горных пород до наших дней».