Тектоника плит может управлять инверсиями магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли многократно меняло полярность с нерегулярной частотой на протяжении её истории. Длительные периоды без инверсий чередовались с эпохами частых смен. Исследователи из CNRS и Института физики Земли (Франция) пролили новый свет на этот вопрос, показав, что за последние 300 миллионов лет частота инверсий зависела от распределения тектонических плит на поверхности планеты. Это не означает, что плиты сами запускают переключение поля. Результат устанавливает, что, хотя феномен инверсии происходит в жидком ядре, он тем не менее чувствителен к тому, что происходит за его пределами, в частности, в мантии Земли. Работа опубликована 16 октября 2011 года в Geophysical Research Letters.

Магнитное поле генерируется потоком жидкого железа в ядре. Связь с тектоникой плит предположили после открытия роли конвективных потоков в инверсиях: моделирование показало, что смена полярности происходит, когда движения расплавленного металла перестают быть симметричными относительно плоскости экватора. Это «нарушение симметрии» может начинаться в области на границе ядро-мантия, прежде чем распространиться на всё ядро.

Авторы исследования задались вопросом, можно ли найти следы таких начальных нарушений симметрии в истории геомагнитных инверсий, используя данные о крупномасштабных геологических сдвигах — движении континентов. Около 200 миллионов лет назад суперконтинент Пангея начал распадаться. Рассчитав степень асимметрии распределения континентов относительно экватора за этот период, учёные обнаружили, что её показатель менялся в том же ритме, что и частота инверсий (число смен на миллион лет). Кривые эволюционировали почти параллельно: чем дальше центр тяжести континентов смещался от экватора, тем выше была скорость инверсий (до восьми за миллион лет при максимальной асимметрии).

Это указывает на два возможных сценария. По первому, тектонические плиты, погружаясь в зонах субдукции, могут достигать ядра и напрямую влиять на потоки железа. По второму, движение плит лишь отражает процессы перемешивания материала в мантии, особенно у её основания. В обоих случаях движения пород вне ядра могут вызывать асимметрию потоков в жидком ядре и определять частоту инверсий.