Магнитное непостоянство

На Южном Урале нашли следы аномально частой смены магнитных полюсов

Отпечаток Дикинсонии, одного из самых характерных животных периода Венда. Фото: Matthew/Flickr

Ученые из Геологического института РАН, Института геологии Уфимского научного центра РАН и Университета Флориды (США) показали, что 550 миллионов лет назад магнитные полюса Земли менялись местами раз в десять чаще, чем сейчас. Михаил Баженов, один из авторов статьи, рассказал о причинах такого непостоянства и его возможном влиянии на биосферу.

550 миллионов лет назад Землю населяли очень странные мягкотелые создания, отдаленно напоминающие современных медуз, но чаще вообще непохожие ни на каких современных существ. Они жили на мелководье, были лишены внутреннего или внешнего скелета, и потому от них почти не осталось ископаемых «воспоминаний» — только причудливые отпечатки на морском дне. Но потом все вдруг резко изменилось. Произошел так называемый большой Кембрийский взрыв. Буквально за несколько миллионов лет на Земле появились предки современных членистоногих, моллюсков и даже хордовых — абсолютно новые животные, никак не связанные со своими аморфными предшественниками. Почему именно тогда и почему так внезапно? Ответ ищут в горах Южного Урала.

Отпечаток дикинсонии, одного из самых характерных животных периода Венда. Фото: Matthew/Flickr


В камне и на века: как геологи восстанавливают историю магнитных полюсов Земли

«Берешь в одну руку кувалду, в другую зубило и начинаешь отбивать образцы», — рассказывает о своей работе Михаил Баженов. «Если все нормально и образец не развалился, то с помощью компаса его ориентируешь в пространстве, записываешь измерения. Потом вытираешь пот и переходишь к следующему. Для курящих после трех-пяти образцов — перекур».

Все это делается, чтобы восстановить историю перемещений магнитных полюсов Земли. Сейчас северный магнитный полюс находится в районе канадской Арктики, а южный — в Антарктиде, но так было не всегда. Каждый год полюса смещаются на несколько десятков километров, а время от времени и вовсе меняются местами — происходит смена полярности. Последние полмиллиарда лет это происходило в среднем 2—4 раза в миллион лет, о чем исследователи узнали как раз благодаря собранным с помощью кувалды и зубила образцам.

Многие горные породы во время своего формирования намагничиваются в направлении, совпадающем с направлением магнитного поля Земли. Поэтому можно взять геологический разрез из множества слоев или потоков лавы и, планомерно отбирая образцы из разных слоев, восстановить положения полюса при формировании каждого из них.

Такой непостоянный, такой легкомысленный: магнитный щит позднего эдикария

Песчаники с Южного Урала, исследованные в новой статье российских и американских геологов, «рассказали», что 550 миллионов лет назад, в позднем эдикарии, магнитные полюсы Земли очень часто менялись местами: за миллион лет это случилось не менее двадцати раз.

«Система, генерирующая магнитное поле Земли, чрезвычайно сложна. Она может вести себя непредсказуемо и отдаленно напоминает лавину», — Михаил Баженов поясняет причины аномально частой смены полюсов.


«Разве можно точно сказать, отчего сошла лавина? В горах было много снега, и вероятность лавины увеличилась. Система достигла некоторого предела и резко поменялась — от крика или брошенного камня. В ядре Земли, генерирующем магнитное поле, тогда тоже накопилась какая-то неустойчивость и система рухнула. Я даже близко не понимаю той математики, те системы уравнений, которые используются для описания этих явлений, но знаю одно: объяснить поведение магнитного поля Земли пока никто не может», — рассказывает ученый.

Сходные с южноуральскими данные были опубликованы еще в двух работах других научных групп из России. Одна появилась лет десять назад и описывала результаты по породам с Белого моря, а другая — с данными по Восточной Сибири — вышла почти одновременно в журнале «Доклады Академии наук». Все вместе эти данные подтверждают друг друга. Теперь ученые готовят новую работу о влиянии такого непостоянства магнитного поля Земли на биосферу.

«Одна смена полярности за сотни тысяч лет не вызовет сколь-нибудь заметных изменений на планете, — говорит Михаил Баженов. — Но когда на один миллион лет таких смен приходится 20—30, то большой процент времени Земля оказывается без магнитного щита — одна смена полярности занимает несколько тысяч лет, и в это время общая интенсивность поля падает от 3 до 10 раз. В результате после нескольких смен полярности подряд возникает кумулятивный эффект — накопление мутаций. В этой статье мы только двумя словами упоминаем о такой возможности, но в другом журнале у нас лежит статья, где мы рассматриваем вопрос, а не вызван ли Кембрийский взрыв — резкое изменение состава биосферы, произошедшее примерно 540 миллионов лет назад, — таким резким ослаблением магнитного щита».

Статья ученых опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Михаил Петров
Теги:

Читать еще на Чердаке: