Исследователи находят связи между инверсиями магнитного поля, конвекцией в мантии и тектоникой

Геомагнитное поле в масштабе времени от десятков до сотен миллионов лет может испытывать влияние со стороны процессов в мантии. Частые инверсии (смены полярности) магнитного поля Земли также могут быть связаны с процессами в мантии. Такие результаты представила группа геофизиков в новом предварительном выпуске журнала Nature Geoscience от 29 июля 2012 года. Они показывают, как быстрые процессы во внешнем ядре (скорости течения до ~1 мм/с) связаны с процессами в мантии, которые происходят на скоростях порядка сантиметров в год.

Ключевой переменной является тепловой поток. Более холодная мантия ускоряет отвод тепла от горячего ядра Земли, тем самым изменяя тепловую конвекцию в ядре. Опускание океанической коры в мантию в результате тектонических процессов может приводить к её локальному охлаждению и усилению теплового потока из ядра в этих областях. И наоборот, горячее ядро вызывает подъём разогретых пород в виде мантийных плюмов, что также меняет локальный тепловой поток и влияет на геомагнитное динамо.

В истории Земли инверсии геомагнитного поля — не редкость. Исследователи установили, что в период от 200 до 80 миллионов лет назад инверсии происходили чаще (до 10 раз за 100 млн лет), но примерно 120 млн лет назад прекратились на почти 40 млн лет. Учёные предполагают, что причиной могла быть одновременная крупномасштабная переориентация мантии и коры («истинное полярное блуждание») со смещением полюсов примерно на 30°. Если этот процесс усиливает тепловой поток в экваториальных областях, это, вероятно, ведёт к более частым инверсиям поля.

Таким образом, влияние тектоники плит и мантийной конвекции на магнитное поле Земли представляется вполне возможным. Для лучшего понимания этих взаимосвязей необходимы дальнейшие исследования, включая анализ палеомагнитных данных и уточнение моделей генерации магнитного поля с учётом пространственно-временных вариаций теплового потока на границе ядро-мантия.