Инверсии магнитного поля Земли, возможно, связаны с движением литосферных плит

26.09.11 Магнитное поле Земли до (слева) и во время (справа) инверсии. По завершении процесса переворота южный и северный магнитные полюса поменяются местами. (Иллюстрация NASA.)

Магнитное поле Земли — результат движения расплавленного железа, из которого состоит внешнее ядро нашей планеты. Давно известно, что магнитное поле, в том числе положение магнитных полюсов, непостоянно. Более того, в истории Земли были периоды, когда происходила инверсия магнитного поля. Этот процесс может длиться несколько тысяч лет; в это время структура магнитного поля существенно усложнена и отличается от привычного нам поля диполя; затем северный и южный магнитные полюса меняются местами.

С помощью палеомагнитного датирования было обнаружено, что такие инверсии происходили много раз, причём за периодами частой смены полюсов следовали десятки миллионов лет относительно спокойного состояния магнитного поля, из чего можно сделать вывод о случайном характере процесса. Последняя инверсия завершилась 780 тыс. лет назад.

До сих пор гипотезы, выдвигаемые для объяснения переворота полюсов, касались движений во внешнем ядре (см., к примеру, научную и популярную статьи). С помощью компьютерного моделирования было показано, что флуктуации потока жидкого металла в ядре могут приводить к инверсии магнитного поля. Однако в новой работе коллектива из Национального центра научных исследований (CNRS, Франция), готовящейся к публикации в журнале Geophysical Research Letters, предлагается довольно неожиданная теория о взаимосвязи между инверсией полюсов и расположением литосферных плит.

Исследователи обнаружили, что инверсиям магнитного поля предшествовало неравномерное распределение плит, когда они, например, концентрировались в одном полушарии. Когда же они располагались более или менее равномерно, переворота полюсов не происходило. «Мы видим совершенно отчётливо, что расположение континентов на поверхности Земли связано с частотой инверсий магнитного поля», — утверждает член научной группы Франсуа Петрели (François Pétrélis).

Однако у гипотезы есть несколько недостатков; так, в её рамки не укладывается третий период без инверсий, имевший место 490–460 млн лет назад, во время которого континенты располагались преимущественно в Южном полушарии. Впрочем, сам г-н Петрели объясняет это тем, что мы вряд ли можем судить о распределении континентов в столь далёком прошлом, чтобы делать какие-то выводы. Второй проблемой является то, что учёным так и не удалось объяснить обнаруженную ими взаимосвязь между движением континентов, то есть тем, что происходит на поверхности Земли, и внешним ядром, потоки расплавленного металла в котором непосредственно влияют на магнитное поле. В качестве одной из возможностей предполагается, что посредником такого взаимодействия между поверхностью и ядром является мантия Земли. Но, по словам Франсуа Петрели, проверить это чрезвычайно сложно, поскольку необходимо точное описание процессов, происходящих в мантии.