Аналіз сталагмітів вказав на прискорений переворот магнітного поля Землі

Геологи виявили, що сильні зміни полярності магнітного поля Землі можуть відбуватися за дуже короткий термін - всього півтора століття достатньо для розвороту полюсів більш ніж на 100 градусів. До такого висновку вчені прийшли в результаті радіоізотопного і палеомагнітного аналізу сталагмітів віком близько 100 тисяч років, знайдених в одній з печер в південному Китаї. Крім того, такий швидкий перехід може стати початком тривалого періоду геодинамічної аномалії, при якій магнітне поле Землі протягом тисячоліття досить часто і швидко змінює свій напрямок, пишуть вчені в.

На початку XX століття геологи виявили, що південний і північний магнітні полюси Землі протягом життя нашої планети неодноразово мінялися місцями. Процес зміни полюсів має стохастичну природу і тому не має вираженого періоду - між двома послідовними змінами положень може відбуватися як кілька десятків тисячоліть, так і кілька мільйонів років. При цьому за час життя на Землі людини подібна інверсія не відбувалася жодного разу.

Вважається, що останній з таких переворотів стався близько 773 тисяч років тому, однак після цього багаторазово відбувалися так звані «геомагнітні екскурси» - періоди нестабільності магнітного поля, при яких напрямок магнітного поля тимчасово повертається на кут від 60 до 180 градусів, після чого досить швидко повертається у вихідне положення. Напруженість поля під час таких подій в окремих областях може знижуватися практично до нуля. Так само, як і при повній інверсії магнітного поля, ці періоди нестабільності пов'язують з турбулентними процесами, що відбуваються в рідко-металевій оболонці земного ядра, проте однозначного пояснення для цього ефекту поки не запропоновано.

Щоб більш детально вивчити ті процеси, які відбуваються під час такого геомагнітного екскурсу, геологи з Тайваню, Китаю та Австралії під керівництвом Чуань-Чоу Шеня (Chuan-Chou Shen) з Національного університету Тайваню запропонували досліджувати сталагміти з печери Саньсін в південному Китаї.

Аналіз вмісту ізотопів урану і торія в сталагмітах дозволив датувати зразки з точністю до 10 років: виявилося, що вік порід становить від 91 до 107 тисяч років. Подальші палеомагнітні дослідження показали, що протягом цього інтервалу на Землі спостерігалася досить велика кількість магнітодинамічних аномалій, у яких сильно варіювалися тривалість і частота. Амплітуда розвороту магнітного поля протягом цього періоду іноді перевищувала 100 градусів, при цьому у цих обертань спостерігалася виражена асиметрія - відносно нормального напрямку полярність у Східній півкулі поверталася переважно на південь і на схід.

Виявилося, що якщо в період від 92 до 98 тисяч років тому деякі періоди аномалій розтягувалася на тисячоліття, то 103-106 тисяч років тому тривалість геомагнітних екскурсів була дещо меншою - кілька століть. Також вченим вдалося виміряти тривалість розвороту магнітного поля. Виявилося, що для розвороту на сотню градусів магнітному полю Землі вистачило всього близько 144 років - це значно менше того часу, який вчені раніше вважали достатнім для такого процесу.

За словами геологів, отримані ними дані вперше дозволили з такою точністю оцінити тимчасові характеристики геомагнітних екскурсів з різкою зміною полярності магнітного поля Землі. Автори роботи відзначають, що в періоди подібних аномалій завжди послаблюється магнітне поле планети, через що космічне випромінювання може проникати глибше в атмосферу. Результати роботи показали, що зміна магнітної полярності може відбутися дуже швидко, і якщо це станеться, то відіб'ється на супутникових системах, біосфері і людському суспільстві.

Щоб більш точно вивчити динаміку магнітного поля Землі, вчені проводять не тільки геологічні дослідження, але і залучають сучасні обчислювальні методи. Так, за допомогою комп'ютерного моделювання геологам вдалося показати, що зміна магнітної полярності нашої планети, найімовірніше, відбувається в результаті впливу динамо-хвиль всередині ядра. Цікаво, що іноді при дослідженні подібних складних завдань на допомогу приходять не тільки сучасні підходи, але і ритуали людей, які жили на Землі більше тисячі років тому. Так, за вимірюванням намагніченості частинок піску, які утворювалися при підпалюванні загонів для худоби в південній Африці, вчені відновили картину розподілу магнітного поля Землі в 1000-1600 роках нашої ери.