Сотрудники Национального центра научных исследований и Парижского института физики Земли (оба — Франция) выяснили, что инверсии геомагнитного поля и движение литосферных плит могут быть взаимосвязаны.

Современная теория, напомним, объясняет появление геомагнитного поля конвекцией в жидком металлическом внешнем ядре. Хотя изменения направления поля и не должны быть регулярными, обнаруженные геофизиками колебания частоты этих событий всё равно удивляют своей амплитудой. Скажем, в последние 10 миллионов лет магнитные полюса менялись местами более 40 раз, тогда как в меловом периоде, приблизительно 120 млн. лет назад, одно направление поля продержалось около 40 млн лет.

По мнению авторов, на частоту инверсии влияет процесс передачи тепла от ядра к мантии (если тепловой поток неравномерен, вероятность перестановки полюсов увеличивается). Самым важным фактором французы считают широтную асимметрию: когда в Южном полушарии тепло выводится в мантию намного быстрее или медленнее, чем в Северном, поле становится особенно нестабильным.

Здесь геофизикам и пригодилась теория тектоники плит, характеризующая движение и реорганизацию крупных литосферных блоков. В описываемых ею зонах субдукции, областях взаимодействия соседних плит, океаническая кора уходит в мантию. В результате метаморфизма коры образуются породы вроде эклогита, заметно отличающиеся по составу и физическим свойствам от вещества нижней мантии. Если такие породы скапливаются на поверхности раздела ядра и мантии, их неравномерное распределение может нарушить передачу тепла и дестабилизировать магнитное поле.

Поскольку зоны субдукции обычно образуются на границах континентов, расположение последних можно использовать как индикатор того, насколько равномерно идёт передача тепла к мантии. Оценив широтное распределение континентов, геофизики построили график изменения «коэффициента асимметрии», который увеличивается при концентрации континентальной коры в одном из полушарий.

Связь между отмеченными на графике колебаниями заметить несложно. В пользу предложенной модели говорит то, что за пиком «коэффициента асимметрии», наблюдавшимся около 200 млн. лет назад, с корректной задержкой в ~30 млн. лет следует пик частоты инверсии.

Однако убедить всех своих коллег авторам не удалось, так как временнóй интервал, который должен отделять процессы на поверхности от вызванных ими изменений на границе ядра и мантии, не выдерживается на всём рассмотренном этапе эволюции Земли. Возможно, качество модели снижается по той причине, что размещение континентов не позволяет точно оценить распределение зон субдукции.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

Подготовлено по материалам Национального центра научных исследований.

Текст: Дмитрий Сафин