Вчені в полі: вивчення лавових відкладень.
Магнітне поле Землі досить стабільно, щоб використання магнітного компаса мало сенс. Але рух магнітного поля є. Магнітний Північний полюс зараз рухається в бік Сибіру, цей рух нерівномірний.
Іноді відбувається так звана інверсія магнітного поля Землі - магнітне поле різко змінює свою полярність. Це відбувалося багато разів, але жодного разу «на нашій пам'яті» - остання подія датується часом близько 770 тисяч років тому. Повного розуміння того, чому і як це відбувається, немає.
Дослідження, проведене геологом Бредом Сінгером (Brad Singer) і його колегами з Вісконсинського університету в Мадісоні, дає нову оцінку часу, який знадобився для зміни полярності магнітного поля Землі останній раз. Передбачається, що процес був досить неквапливим - не менше 22 000 років на повний цикл. Це довше, ніж вважали раніше, і результати ставлять під сумнів уявлення про те, що інверсія магнітного поля Землі може відбутися практично миттєво за геологічними мірками.
За допомогою найсучаснішої вимірювальної техніки були вивчені лавові та океанські відкладення з різних регіонів Землі, а також зразки льоду з Антарктиди. Дані показують, що протягом тисячоліть поле слабшало, частково зміщувалося, знову стабілізувалося, а потім, нарешті, повністю змінило орієнтацію і стало таким, яким ми його знаємо сьогодні.
Результати роботи актуальні: є думка, що ми переживаємо час початку чергової інверсії магнітного поля Землі. Думка не безперечна, але в умовах, коли цивілізація настільки залежить від різноманітної електроніки, слід адекватно оцінювати можливі наслідки таких змін.
Матеріали досліджень опубліковані в журналі Science Advances.
«Розворот відбувається в найглибших частинах земних надр, але ефекти виявляються скрізь на Землі і особливо на її поверхні і в атмосфері, - говорить Сінгер. - Якщо у вас немає повного і високоточного запису про те, як проявилася інверсія поля на поверхні Землі, важко навіть припускати щось про механіку інверсії».
Магнітне поле Землі створюється зовнішнім ядром рідкого заліза планети, коли воно обертається навколо твердого внутрішнього ядра. Це дія і створює поле, яке найбільш стабільне, коли проходить приблизно через географічні Північний і Південний полюси. Поле зсувається і значно слабшає під час розворотів.
Яким було магнітне поле в давнину, можна судити за різними відкладеннями. Завдання геологів - зібрати воєдино історію магнітних полів. Зрозуміло, що найбільш повні дані можна отримати для останнього розвороту, названого іменами його першовідкривачів - інверсія Матуями - Брюнеса.
Сінгер і його команда вивчили лавові відкладення Чилі, Таїті, Гаваїв, Карибського басейну і Канарських островів. Зразки збиралися протягом декількох польових сезонів.
"Потоки лави - ідеальні реєстратори магнітного поля. У них багато залізовмісних мінералів, і коли вони остигають, частинки залишаються в положенні, визначеному полем, - говорить Сінгер. - Але це уривчастий запис: вулкани не вивергаються безперервно. Тому потрібна ретельна польова робота, щоб знайти правильні записи ".
Дослідники поєднали дані про магнітне поле з датуванням зразків радіоізотопним методом на матеріалі семи вивержень лави. Це дозволило проаналізувати зміни в магнітному полі в проміжку протяжністю близько 70 000 років.
Виявилося, що остаточний поворот був досить швидким за геологічними стандартами: менше 4000 років. Але йому передував тривалий період нестабільності, який включав два часових, часткових розвороту, і це відбувалося протягом 18 000 років.
Дані, отримані при вивченні потоків лави, узгоджуються з даними, отриманими при аналізі морських відкладень. Донні відкладення - це менш точний, але безперервний запис змін магнітного поля. Дослідники включили в аналіз і інформацію про облогу берилію на поверхню Землі (отримана при вивченні антарктичних льодів). Берилій утворюється при зіткненні космічного випромінювання з атмосферою. Коли магнітне поле змінює полярність, воно слабшає, більше випромінювання потрапляє в атмосферу, більше берилію виробляється.
Відтоді, як людство вимірює силу магнітного поля, воно слабшає приблизно на п'ять відсотків кожного століття. Як показують палеоданні, ослаблення поля, мабуть, є передвісником можливого розвороту, хоча далеко не очевидно, що розворот неминучий.
Процес інверсії магнітного поля може істотно вплинути на навігацію, супутниковий і наземний зв'язок. Але схоже, що у людей є час на те, щоб знайти рішення проблеми.