Геологи выяснили, что полная инверсия магнитного поля Земли, когда южный и северный магнитные полюса меняются местами, протекает очень быстро. Эта перемена может произойти на глазах одного поколения.

Магнитное поле ЗемлиРезультаты исследования, проведенного американскими учеными из Калифорнийского университета в Беркли, опубликованы в журнале Geophysical Journal International.

Специалисты знают, что в прошлом направление магнитного поля Земли неоднократно менялось. Это явление, причины которого до сих пор неизвестны, происходило с разной периодичностью - за последние 83 миллиона лет инверсия случалась 184 раза. Считалось, что изменение магнитного поля занимает достаточно много времени, однако авторы статьи показали - оно может произойти в рекордно быстрые сроки.

Ученые пришли к такому выводу, изучая осадочные отложения древнего озера, располагавшегося в Апеннинах, к востоку от Рима. Эти породы накапливались со скоростью 0,2 миллиметра в год без каких-либо перерывов. Периодически в озеро попадал пепел вулканов, входящих в римскую вулканическую провинцию (к ним относится, например, Везувий).

Исходя из соотношения изотопов, авторы статьи вычислили точный возраст отложений, а по характеру их намагниченности детально проследили эволюцию магнитного поля Земли за последний миллион лет. Выяснилось, что последняя его инверсия произошла ровно 786 тысяч лет назад, хотя ранее специалисты полагали, что она имела место в интервале от 770 до 795 тысяч лет назад.

Инверсии предшествовал интервал нестабильности поля, продлившийся около 6 тысяч лет. На это время пришлось два отрезка по 2 тысячи лет, когда интенсивность магнитного поля резко слабела. В конце второго отрезка южный и северный полюса совершили быстрый разворот на 180 градусов, причем они «скакали» по планете со скоростью два градуса в год. Следовательно, вся инверсия заняла менее, чем сто лет.

По словам исследователей, в следующий раз магнитное поле может поменяться также быстро. Представители поколения, на глазах которого это произойдет, уже к концу жизни увидят, что магнитная стрелка компаса показывает не на север, как было при их рождении, а на юг. Ученые не могут сказать, когда именно случится инверсия, но уже сейчас ясно, что она пагубно скажется на электронике.

Источник: infox.ru

Люди привыкли, что столь масштабные перемены, как перекройка континентов или климата, происходят медленно. Одному поколению трудно оценить их, а порой и просто заметить. Однако вот открытие: грандиозное событие – переворот магнитных полюсов – может быть даже по меркам человека почти моментальным. И такой фокус родная планета способна провернуть на наших глазах.

Как будет происходить смена полярности земного магнитного поля, учёные ещё спорят. Один из результатов моделирования – промежуточный этап "переворота" – показан тут. Впрочем, "вводные" для таких моделей ещё не раз изменятся (иллюстрация Gary Glatzmaier, Paul Roberts) Недавно Скотт Боуг (Scott Bogue) из Лос-Анджелесского Западного колледжа (Occidental College) и Джонатан Глен (Jonathan Glen) из геологической службы США (US Geological Survey) изучили древние магматические породы в Батл-Маунтин (Battle Mountain), штат Невада. Так американские геологи показали, что инверсия магнитного поля планеты может происходить в тысячи раз быстрее, чем предполагали учёные до сих пор.

По текущим представлениям, за формирование магнитного поля Земли отвечает жидкая часть её ядра. Но процессы в ядре до сих пор изучены мало. В этой области и сейчас исследователи продолжают открывать грандиозные явления вроде "переваривания". На рисунке показаны внутреннее (красный цвет) и внешнее (жёлтый) ядро Земли, линии магнитного поля (синие), потоки металлов (коричневые линии), вызванные вращением ядра (чёрная стрелка), и конвективные потоки (светло-коричневые стрелки) (иллюстрация с сайта qwickstep.com)Благодаря явлению палеомагнетизма, своего рода записи геомагнитного поля в остывающей и кристаллизующейся лаве, исследователи установили, что в момент формирования пород в Батл-Маунтин (а это случилось 15 миллионов лет назад) сдвиг магнитных полюсов Земли составил 53 градуса всего за один год.

В том удачном (для нынешних учёных) извержении первая порция лавы уже застыла (запомнив направление геомагнитного поля), но через год вновь была разогрета вторым выбросом расплавленных каменных пород, перезаписав в верхнем своём слое новое направление, отличающееся на 53 градуса от старого.

А ведь, по нынешним данным, переворот магнитных полюсов занимает 4-5 тысяч лет или даже больше. Это значит, что смещение полюсов во время таких событий составляет в среднем 0,045 градуса в год. Но Боуг и Глен считают — переполюсовка может свершаться намного быстрее, всего за четыре года.

Если на эту гипотезу наложить первые признаки того, что очередная смена уже началась (он них мы скажем ниже), можно сделать вывод: у нас есть шанс застать один из самых грандиозных эпизодов в геологической истории планеты.

О том, что магнитное поле Земли может перевернуться во вполне обозримом будущем, учёные рассуждают давно. И это событие — не катастрофа для планеты, а вполне рядовой процесс, если смотреть на него с точки зрения геологических эпох. 

Вопрос лишь в том, случится ли катаклизм скоро по обыденным человеческим меркам или до грандиозного спектакля нужно подождать ещё не одну тысячу лет. И сколько займёт сама инверсия — тоже предмет дискуссий.

Частота смены полярности магнитных полюсов нашей планеты сильно варьировалась в прошлом. Можно лишь примерно вывести средний показатель: полюса переворачивались каждые 200-300 тысяч лет.

Полярность геомагнитного поля от наших дней и до середины юрского периода (вверху) и за последние пять миллионов лет (внизу). Чёрные участки – полярность, соответствующая сегодняшней, белые – противоположная (иллюстрации с сайта wikipedia.org) Вместе с тем в районе 42 миллионов лет назад произошло 17 инверсий за три миллиона лет, а, к примеру, в середине мела был очень длинный период без инверсий, он длился со 120 до 83 миллионов лет назад. И до него были другие долгие эпохи без переворота.

Потому учёные полагают, что инверсия — процесс достаточно случайный и в нём нельзя уловить явной закономерности. Тем не менее последний раз "опрокидывание" магнитных полюсов произошло аж 780 тысяч лет назад. Уже потому можно осторожно предположить, что планета готовится к очередной такой перестановке. А ещё есть ряд косвенных признаков надвигающихся перемен. 

Северный магнитный полюс Земли устремился к России: при измерении темпа его смещения в 2009 году учёные получили 64 километра в год. Между тем в 1970-х скорость эта составляла 10-15 км/год, а всего шесть лет назад — около 60. Налицо ускорение.

Полосовые магнитные аномалии служат одним из свидетельств инверсий магнитного поля в прошлом. Изливающиеся в океанических хребтах породы застывают, сохраняя намагниченность с текущей ориентацией поля. Вследствие раздвигания блоков литосферы такие застывшие потоки формируют параллельные полосы с чередующейся намагниченностью (иллюстрация с сайта wikipedia.org)Напряжённость геомагнитного поля за 150 лет снизилась примерно на 10%, причём в последние 22 года она упала на 1,7% (в среднем, поскольку в разных районах планеты изменения далеко не одинаковы). Одновременно увеличился угол раствора каспов — приполярных областей поля, где силовые линии расходятся в стороны.

Пример полосовых магнитных аномалий в зоне разломов близ острова Ванкувер. Цветом показаны породы с нормальной намагниченностью (совпадающей с современным полем), пропуски – с намагниченностью обратной. Шкала – в миллионах лет (иллюстрация с сайта hawaii.edu)Вообще магнитосфера Земли в последние годы словно начала "протекать". Специалисты, занимающиеся солнечно-земными связями, рассуждают о возможности более сильных, чем обычно, магнитных бурь и полярных сияний во время пика солнечной активности в цикле, который только-только начался.

Это не повод для паники. Как легко понять, на памяти Homo Sapiens инверсия ещё не случалась, но ранее произошло много таких событий и жизнь на Земле не прервалась.

Тем не менее опасения исследователей вызывает существенное ослабление поля, сопровождающее инверсию полюсов. Увы, пока окончательно нельзя сказать, исчезнет ли поле на какое-то время совсем и сколько времени планета будет оставаться без магнитного щита. 

Впрочем, если проводить аналогию со сменой магнитных полюсов Солнца (а она происходит раз в 11 лет), то полной пропажи нашего поля произойти не должно и катастрофических последствий для людей и вообще жизни — не случится.

Тут, к слову, сверхбыстрая смена, предполагаемая Скоттом и Джонатаном, нам на руку. Ведь так мы меньше времени рискуем подвергнуться повышенному уровню космических лучей.

История с опрокидывающимся "на раз" магнитным полем сходна с историей другого открытия – прихода мощного оледенения в рамках последнего ледникового периода всего за шесть месяцев. Оно заставил о учёных по-новому взглянуть на то, насколько быстро климат планеты может переходить из одного состояния в другое (кадр с сайта cgnews.com) Не все знают, кстати, что северный магнитный полюс Земли в физическом смысле является южным, и наоборот. Произошла путаница таким образом. Когда учёные выбирали названия для полюсов обычного магнита, они могли бы дать им любые имена, хоть плюс с минусом, хоть какие-нибудь абстрактные буквы. Но к тому моменту люди давно пользовались компасами, стрелки которых представляют собой дипольные магнитики.

И вот тот их конец, что указывает на север, назвали северным полюсом магнита (в первоначальном смысле – тянущимся к северу), а указывающий на юг – южным. Но поскольку у магнитов притягиваются противоположные полюса, то получилось, что у земного магнитного поля южный полюс (в физическом смысле) расположен на севере и называется "северным магнитным полюсом", а физический северный – на юге.

Интересно, что если произойдёт инверсия земного поля, а названия магнитных полюсов не поменяют – справедливость в отношении их имён восстановится.

Вернёмся, впрочем, чуть-чуть назад. Геологи говорят, что убегание полюсов со своих мест бывало и повнушительнее. В 1995 году учёные проанализировали остаточную намагниченность древних магматических пород в Стинс-Маунтин (Steens Mountain) в штате Орегон и установили, что скорость поворота магнитного поля планеты во время остывания лавового потока достигала немыслимых шести градусов в сутки (смотрите статью в Nature).

На рисунке показан угол между осью вращения Земли и осью диполя и направление силовых линий (иллюстрация Peter Reid) Это на несколько порядков превышало темп, о котором могла подумать наука, не считая, конечно, суточного колебания положения полюсов, вызванного воздействием заряженных частиц солнечного ветра. А потому многие специалисты оспаривали выводы авторов той работы.

Но вот теперь Боуг со товарищи обнаружили второе свидетельство, показывающее, что быстрые перевороты геомагнитного поля всё-таки возможны (статья об этом исследовании выйдет в Geophysical Research Letters). Теперь хорошо бы понять – обычными или исключительными являются такие моментальные по геологическим меркам прыжки поля для инверсий. 

Источник: MEMBRANA

Керны со дна озера Эльгыгытгын, которое, скорее всего, образовалось в результате падения метеорита 3,6 млн лет назад, помогли российским исследователям выяснить, каким был арктический климат на протяжении нескольких миллионов лет. О своих открытиях ученые рассказали Infox.ru

Озеро ЭльгыгытгынГруппа ученых из нескольких российских, европейских и американских университетов получила первые данные по анализу кернов, добытых со дна озера Эльгыгытгын. Масштабный международный проект по подводному бурению этого озера, находящегося на Анадырском плоскогорье Чукотки, начался еще в 1998 году. О масштабности говорит и объем финансирования — затраты на проведение работ и исследования составили приблизительно 9 млн долларов. Перед ученым стояла задача на основе анализа кернов реконструировать климат континентальной Арктики за последние 3,6 млн лет.

Об особенностях озера Эльгыгытгын и о первых результатах исследования корреспонденту Infox.ru рассказал один из участников проекта, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией палеомагнетизма Северо-Восточного комплексного научно-исследовательского института ДВО РАН Павел Минюк.

Озеро в метеоритном кратере

«Географическое положение и возраст Эльгыгытгына делают его уникальным объектом для изучения палеоклимата. Южнее бурение озерных и морских отложений проводится часто. Но на такой широте – это единственный объект, по которому мы можем узнать о климате прошлых эпох этой части Арктики», — рассказывает ученый.

Само по себе это озеро уникально. Его название в переводе с чукотского означает «озеро нетающих льдов». Правда, лед на озере все-таки тает. Впрочем, на очень короткое время – ледоход начинается в июле, а в конце августа или начале сентября уже появляется первый лед. Зимой озеро до самого дна не промерзает.

Диаметр озера составляет около 12 км, а глубина не превышает 175 м. Найденные в районе озера оплавленные горные породы позволили ученым предположить, что озеро образовалось в результате падения метеорита. При помощи радиологических методов ученые выяснили, что возраст кратера составляет 3,6 млн лет. Правда, существует и другая точка зрения, о вулканическом происхождении озера.

315–тиметровый архив климата

По словам Павла Минюка, в апреле 2009 года работы по бурению были закончены. Итог — три скважины глубиной 146, 112 и 517 метров каждая. «Слой осадков распространялся до глубины 315 метров. Отложения с этой глубины соответствует возрасту 3,6 млн лет. Для изучения климата прошлого необходим анализ именно этих слоев. Глубже уже залегают брекчии и вулканиты, изучение которых поможет выяснить происхождение озера.

Керн, охватывающий такой длительный период, – большая редкость. Ведь в нем «записана» вся история климатических изменений, которые происходили в Арктике, в том числе и в период начала оледенения Северного полушария, начавшегося 2,5 млн лет назад. «Для нас очень важно понять, как арктические экосистемы реагировали на изменение климата в прошлом. Например, на повышение или понижение температуры воздуха на несколько градусов. Ведь, так нам легче строить прогнозы будущих изменений и понимать, какие процессы происходят сейчас в Арктике в связи с глобальным потеплением климата», — говорит Павел Минюк.

Смена полюсов

По словам ученого, им уже удалось получить некоторые данные. По магнитной восприимчивости определены концентрации железосодержащих минералов в осадках, по которым можно судить о чередовании холодных и теплых климатических периодов. «Установлена последняя крупная инверсия геомагнитного поля. Примерно 780 тыс. лет назад положение северного магнитного полюса было другим – он находился на юге. По этой инверсии мы судим о возрасте осадков», — рассказывает Павел Минюк.

Анализ пыльцы времен плиоцена (2,5 млн лет назад), содержащейся в кернах, позволил ученым восстановить облик экосистем того времени. «Климат тогда был теплым, и в Арктике была распространена лесная растительность. Мы установили, что теплые интервалы климата существовали и в четвертичном периоде. Так, примерно 400, 300 и 100 тысяч лет назад климат на Чукотке и в Арктике был значительно теплее современного. В то время там произрастали леса, температура была на несколько градусов выше современной. На этих же широтах в холодные эпохи ледниковий существовала тундра, так же, как и сейчас. Как только стало теплеть, там появились кустарниковые березы, ольховник, потом деревья — ольха, лиственница, ель, кедровый стланик, иногда сосны – т.е. на месте тундры образовался лес», — говорит ученый.

Очень важно, подчеркивает Павел Минюк, что потепление происходило необыкновенно быстро, и экосистемы менялись кардинально. А вот периоды похолоданий, наоборот были растянутыми. То есть можно сказать, что арктические экосистемы намного более чувствительно реагируют на потепление климата, чем на похолодание.

Теперь ученые имеют в своем распоряжении данные для создания вполне реальной модели, которая покажет, что же ожидает Арктику в ближайшем будущем, если потепление продолжится.

Источник: Infox.ru