Звучи фантастично, но учени са открили още доказателства, че Земята се преобръща от време на време. Знаем, че континентите се движат бавно поради тектониката на плочите, но дрейфът на континентите само мести тектонските плочи насам натам. През последните няколко десетилетия се дискутира дали може цялата външна твърда обвивка на Земята да се размести и дори да се преобърне спрямо оста на въртене. Такова изместване на Земята се нарича „истинско полярно странстване“, но доказателствата за този процес са спорни.
Ново изследване, публикувано в Nature Communications, ръководено от Джо Киршвинк (Joe Kirschvink) от Института за наука за Земята и живота (ELSI) към Токийския технологичен институт и проф. Рос Мичъл (Ross Mitchell) от Института по геология и геофизика в Пекин, предоставя някои от най-убедителните доказателства досега, че подобни планетарни накляняния наистина са се случвали в миналото на Земята.
Тази диаграма на истинско полярно странстване показва днешната Земя, завъртяна спрямо оста си на въртене. Кредит: Wikimedia Commons
Земята е стратифицирано, т.е. наслоено кълбо, с твърдо метално вътрешно ядро, външно ядро от течен метал и твърда мантия и преобладаваща кора на повърхността, върху която живеем. Всичко това се завърта като пумпал около оста си веднъж на денонощие. Тъй като външното ядро на Земята е течно, твърдата мантия и кора могат да се приплъзват около него. Относително плътни структури, като например океанските плочи, подложени на субдукция (подпъхване една под друга) и масивни вулкани като Хавай, предпочитат да са близо до Екватора, заради центробежната сила.
Независимо от това странстване на кората, магнитното поле на Земята се генерира от електрически токове в конвектиращия течен метал от никел и желязо във външното ядро. В дългосрочен план странстването на мантията и кората не засяга ядрото, тъй като тези надлежащи скални слоеве са прозрачни за магнитното поле на Земята. Напротив, моделите на конвекция в това външно ядро всъщност са принудени да танцуват около оста на въртене на Земята, което означава, че цялостният модел на магнитното поле на Земята е предвидим, разпространявайки се по същия начин, както железните стружки се подреждат върху малък магнит.
Следователно тези данни предоставят отлична информация за посоката на Северния и Южния географски полюс, а наклонът дава разстоянието от полюсите (вертикално поле означава, че сте на полюса, хоризонтално ни казва, че сте на екватора). Много скали, докато се образуват, всъщност записват посоката на локалното магнитно поле по почти същия начин, по който магнитната лента записва вашата музика. Например малки кристали на минерала магнетит, произведен от някои бактерии, всъщност се подреждат като малки стрелки на компас, и се улавят в седиментните скали, когато се втвърдят. Този "фосилен" магнетизъм може да се използва за проследяване къде е оста на въртене спрямо земната кора.
Вземане на проби с висока разделителна способност по пътя, прорязан западно от язовир Апиро, в Централните Апенински планини на Италия. Това конкретно място пресича границата на голямо геомагнитно преобръщане, известно като преход Chron 33R/33N, датирано преди близо 80 милиона години. Поразително голямата част от ориентираните проби от тези находища дава превъзходни записи на древното магнитно поле по времето на тяхното образуване. Кредит: Ross Mitchell.
„Представете си, че гледате Земята от космоса“, обяснява Киршвинк. „Истинското полярно странстване би изглеждало сякаш Земята се преобръща на една страна, а всъщност цялата скалиста обвивка на планетата - твърдата мантия и кората - се е завъртяла около течното външно ядро".
Въпреки че учените могат да измерват много точно със спътници истинското полярно странстване, случващо се днес, геолозите все още спорят дали в миналото на Земята са се случвали големи ротации на мантията и кората.
Един особено разгорещен дебат се води за събитията през късната Креда, преди около 84 милиона години.
Мичъл и Киршвинк решават да разрешат споровете веднъж завинаги.
Scaglia Rossa или червена скала са морски седиментни скали от финозърнест варовик, широко разпространени по Апенините. На снимката са в близост до Фурло, Италия. Варовикът в това находище се е натрупал на дъното на плитко море, в ръкав на древния Средиземноморски океан преди близо 85 милиона години, по време на Късната Креда. Кредит: Ross Mitchell.
Мичъл като студент изучава геологията на Апенинските планини в Централна Италия и знае кои са точно подходящите скали за тези проби. След това международният екип от изследователи залага на това, че палеомагнитните данни от варовици, създадени в Креда (между ~ 145,5 и 65,5 милиона години), разположени в Италия, ще дадат окончателния тест. Магнетизмът на по-младите скали в същата област е изследван преди близо 50 години и косвено е довел до откриването на астероидния сблъсък, убил динозаврите.
"Тези италиански седиментни скали се оказаха специални и много надеждни, защото магнитните минерали всъщност са фосили на бактерии, които са образували вериги от минерален магнетит", обяснява Сара Слотзник (Sarah Slotznick), съавтор и геобиолог от колежа в Дартмут.
Изместване на географската ширина, регистрирано в варовика Scalgia Rossa на италианските Апенини. Тези данни показват, че Италия е направила кратка екскурзия към екватора между 86 и 80 милиона години, съгласуваща се с въртенето, наблюдавано от магнитни данни, събрани от скали от морското дъно на Тихия океан. Кредит: Ross Mitchell и Christopher Thissen.
За да се провери тяхната хипотеза за истинско полярно странстване, са необходими палеомагнитни данни с гхолямзапас, за да се проследи странстването на древното местоположение на оста на въртене на Земята. Предишни проучвания, особено някои, които твърдят, че истинско полярно странстване не се случва, не са успели да проучат достатъчно точки от данни според екипа.
„Това е една от причините да е толкова освежаващо да видиш това изследване с неговите изобилни и красиви палеомагнитни данни“, коментира Ричард Гордън (Richard Gordon), геофизик от университета Райс в Хюстън, който не е участвал в изследването.
Киршвинк и колегите му установяеат, както прогнозира истинската хипотеза за полярното странстване, че италианските данни показват наклон на планетата ~ 12˚ преди 84 милиона години. Екипът също така установява, че Земята изглежда се е коригирала - след като се е наклонила на една страна, земната кора тръгва наобратно и се завърта надясно, за обща екскурзия от почти 25˚ дъга за около пет милиона години. В едно космическо „йо-йо“.
Ross N. Mitchell et al, A Late Cretaceous true polar wander oscillation, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-23803-8
Did the Earth tip on its side 84 million years ago?,Tokyo Institute of Technology
