Магнитное поле Земли создается в жидком железо-никелевом ядре планеты, за счет вращения внешнего его слоя вокруг твердого внутреннего ядра, и защищает поверхность от вредного солнечного излучения.
Сила и структура поля менялись на протяжении всей геологической истории. В определенные периоды оно ослабевало до такой степени, что смогло поменять местами северный и южный полюсы, в то время как географический север и географический юг остались прежними.
Это явление получило название геомагнитного разворота и последний раз произошло 780 000 лет назад. Недавнее научное исследование, проведенное Университетом Висконсин-Мэдисон, показало, что данный процесс длился не менее 22 000 лет. Это в несколько раз дольше, чем считалось ранее, и полученные результаты еще больше ставят под сомнение противоречивые выводы о том, что некоторые изменения могут произойти в течение жизни человека.
«Инверсии [нарушение обычного порядка] генерируются в самых глубоких частях внутреннего пространства Земли, но эффекты проявляются на всех её компонентах и процессах, особенно на поверхности и в атмосфере», – сказал ведущий автор исследования доктор Брэд Сингер, геолог из Университета Висконсин-Мэдисон. «Если у вас нет полной, точной записи с высоким разрешением того, на что действительно похоже изменение поля на поверхности Земли, трудно даже обсудить, какова механика данного явления».
Для изучения вопроса доктор Сингер и его коллеги сосредоточили внимание на потоках лавы в Чили, Таити, Гавайах, Карибском бассейне и Канарских островах. Они собирали образцы лавовых потоков в течение нескольких полевых сезонов.
«Лавовые потоки являются идеальными регистраторами магнитного поля. У них много железосодержащих минералов, и когда они охлаждаются, то фиксируются в соответствии с силовыми линиями магнитного поля», – пояснил он. «Но это точечная запись. Ни один вулкан на Земле не извергается непрерывно. Поэтому мы полагаемся на тщательную полевую работу для определения правильных записей».
Исследователи объединили магнитные показания и результаты радиоизотопного анализа образцов из семи последовательностей потока лавы, чтобы воссоздать магнитное поле в течение периода около 70000 лет, сосредоточенного на последнем геомагнитном изменении.
Ученые точно датировали потоки лавы, измеряя аргон, полученный в результате радиоактивного распада калия в породах.
Они обнаружили, что окончательное изменение было быстрым по геологическим стандартам – менее 4 000 лет. Но этому предшествовал длительный период нестабильности, который включал две экскурсии – временные, частичные изменения – на протяжении 18 000 лет.
Этот промежуток в два с лишним раза превышает срок, указанный в недавних предложениях о том, что все изменения завершаются в течение 9 000 лет.
Полученные данные о лавовом потоке были подтверждены магнитными исследованиями морского дна, которые обеспечивают более непрерывный, но менее точный источник данных, чем лавовые породы.
Ученые также использовали антарктические ледяные ядра для отслеживания осаждения бериллия, который образуется в результате столкновения космической радиации с атмосферой.
Когда магнитное поле меняется, оно ослабевает и позволяет большему количеству излучения проникать в атмосферу. Соответственно, производится больше бериллия.
С тех пор, как человечество начало вести мониторинг за напряженностью магнитного поля, оно уменьшалось примерно на 5% в каждом столетии.
Как показывают записи, подобные этим ослабления поля являются предвестником возможного разворота полюсов, хотя однозначно утверждать это никто не берется.Результаты данного научного исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
