Две гигантские сверхгорячие структуры помогают формировать магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли постоянно закручивается и смещается благодаря колоссальному океану жидкого металла, плещущемуся внутри её недр, но, возможно, за этим кроется нечто большее. В новом исследовании геологи утверждают, что на металлическое содержимое планеты и её магнитные свойства могут влиять две огромные, сверхгорячие горные структуры, расположенные на глубине 2900 километров под поверхностью.

Магнитное поле Земли работает примерно как динамо-машина. Оно генерируется движением расплавленного железа и никеля во внешнем ядре, что создает электрические токи. Однако, если проследить изменения магнитного поля на протяжении миллионов лет, его поведение указывает на то, что здесь действует нечто еще более сложное.

Чтобы это выяснить, исследователи из Ливерпульского университета оценили, как менялось магнитное поле Земли за последние 23 миллиона лет, используя данные о древних магнитных полях и передовые компьютерные модели. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Для того чтобы модели имели смысл, необходимы значительные перепады температур в разных частях верхней границы внешнего ядра. Результаты также показывают, что некоторые участки магнитного поля Земли оставались относительно стабильными на протяжении сотен миллионов лет, в то время как другие регионы находятся в состоянии постоянных колебаний.

Одно из объяснений этому может заключаться в наличии «аномальных структур» в верхней части ядра. Это могут быть невероятно горячие горные породы размером с континент, влияющие на поведение нижележащего жидкого внешнего ядра. Судя по результатам моделирования, наиболее вероятно, что эти аномалии расположены под Африкой и Тихим океаном. 

«Эти результаты свидетельствуют о наличии сильных температурных контрастов в каменистой мантии непосредственно над ядром и о том, что под более горячими областями жидкое железо в ядре может застаиваться, а не участвовать в интенсивном потоке, наблюдаемом под более холодными областями», — заявил ведущий автор исследования профессор Энди Биггин из Ливерпульского университета.

Помимо влияния на магнитное поле, эти подземные структуры могут оказывать воздействие на расположение континентов планеты. Эти влиятельные «сгустки» действуют как тепловые якоря для постоянно движущейся структуры планеты. Модулируя тепло, поднимающееся из ядра, они, вероятно, определяют местоположение мантийных плюмов — массивных подъемов горячих пород, которые в конечном итоге могут разрывать тектонические плиты. 

Аномальные структуры могут фактически определять, где земная кора остается стабильной, а где ей суждено расколоться, управляя медленным движением материков по всему земному шару.

«Эти результаты также имеют важное значение для вопросов, касающихся древних континентальных конфигураций, таких как формирование и распад Пангеи, и могут помочь разрешить давние неопределенности в области древнего климата, палеобиологии и формирования природных ресурсов», — сказал Биггин. «В этих областях предполагалось, что магнитное поле Земли, усредненное за длительные периоды, ведет себя как идеальный стержневой магнит, выровненный по оси вращения планеты. Наши результаты показывают, что это может быть не совсем так».