מתחת לרגלינו, בעומק כדור הארץ, ברזל נוזלי מייצר את השדה המגנטי שכולנו לוקחים כמובן מאליו.
אבל מדי פעם השדה המגנטי הזה מתהפך אוהופך את הקוטביות שלו. מה שהיה פעם צפון מגנטי הופך לדרום - ולהיפך. מתי ההיפוכים הללו מתרחשים - ומדוע הם עושים זאת - הייתה תעלומה מתמשכת.
אֲבָלהמחקר החדש שלנומראה שיש קשר בין השדה המגנטי של כדור הארץ לבין כמות קרקעית האוקיינוס הקדומה היורדת מפני השטח אל הרקיע החם.מעטפת מתחת, באמצעות תהליך המכונה subduction.
(קיי לנקסטר, אוניברסיטת ליברפול)
לא רק שהקשר הזה עשוי לתת לנו מושג על כמה היפוכים של שדה מגנטי מתרחשים לאורך כל תקופת זמן, הוא גם מאפשר לנו להבין באיזו מהירות זזה המעטפת (שכבת כדור הארץ בין הקרום לליבה).
זה חשוב מכיוון שתנועת המעטפת אחראית בסופו של דבר לייצור כמעט כל רעידות האדמה, הרי הגעש ושרשראות ההרים.פלומות לוהטותמן המעטפת עשוי להיות גם אחראיההכחדות העיקריות של כדור הארץ.
אם נוכל להבין את פעולת המעטפת נוכל לקבל תובנה טובה יותר לגבי תופעות גיאולוגיות בטווח זמן ארוך המשפיעות על המין שלנו.
בית קברות לצלחות משטחים
טקטוניקת הלוחותהיא התיאוריה המדעית לפיה ה"ליתוספירה" של כדור הארץ (המעטפת הקרה, העליונה והקרום, המרותכים יחדיו) מפוצלת לשבעה לוחות גדולים ורבים קטנים יותר. לוחות נוצרים על ידי געשיות במרכזי התפשטות אמצע האוקיינוסים כגוןהשבר האמצע-אטלנטי.
ברגע שעל פני השטח, הליתוספירה החדשה מתרחקת ממרכזי התפשטות ומתקררת במשך מיליוני שנים. עם הזמן הוא הופך צפוף יותר ובסופו של דבר הליתוספירה שוקעת בחזרה לתוך המעטפת החמה בשעהאזורי הפחתה, כגון זה שנמצאממש מערבית להרי האנדים.
בשלב זה, הלוחות נעלמים מעל פני כדור הארץ. אבל סיסמולוגים טוענים שניתן לזהות "לוחות" קרים יותר של הליתוספירהעמוק במעטפתעד 300 מיליון שנים לאחר שהם נעלמו מעל פני השטח.
לוחות הליתוספירה ירדו אלפי קילומטרים כלפי מטה, תוך שהם מחליפים נפחים אדירים של מעטפת מוצקה תוך כדי כך ויצרו "בית קברות של לוחות" ממש מעל הליבה החיצונית של הברזל הנוזלי הצפוף בהרבה.
המשמעות היא שהלוחות של הליתוספירה יורדים עד 2,890 ק"מ ושם הם עשויים להשפיע על תנועת נוזל הברזל ב-הליבה הבסיסית.
אבל יש מחלוקת חזקה לגבי משך הזמן שלוקח ללוחות לשקוע מספיק רחוק כדי להשפיע על הליבה. ההערכות נעו בין כ-50 מ' ל-250 מ' שנים.
פעילות מגנטית מאובנת של הליבה
השדה המגנטי של כדור הארץ נמשך מיליארדי שנים, אם כי הקוטביות שלו התהפכה פעמים רבות.
מכיוון שהשדה המגנטי מותיר מגנטיזציה מאובנת בסלעים רבים שנוצרים על פני כדור הארץ, יש לנו "תיעוד פלאומגנטי" של האופן שבו השדה המגנטי של כדור הארץ השתנה לאורך זמן.
אנחנו גם יודעים שהקצב שבו מתרחשים ההיפוכים הללו השתנה מאוד. הם התרחשו בקצב מהיר יותר במיליוני השנים האחרונות מאשר ב-100 המ' הקודמים.
ועדיין זו תעלומה גדולה מדוע קצב שינוי הקוטביות כל כך מגוון.
השדה המגנטי של כדור הארץ נוצר בליבה החיצונית הנוזלית על ידי אתהליך דינמוהממיר את התנועה של נוזל מוליך חשמלי לאנרגיה אלקטרומגנטית.
תהליך זה דומה באופן עקרוני לדינמו המשמש לפיד מתפתל. אז ליבת כדור הארץ שלנו רגישה לקצב שבו היא מאבדת חום למעטפת הקרירה שמעליה.
כאשר לוחות מוצנעים קרים מגיעים למעטפת התחתונה, הם מגבירים את קצב קירור הליבה וכך מאיצים את תנועת הברזל הנוזלי שבתוכו. לְפִימודלים מספריים, התנועה הנוספת הזו אמורה לגרום גם לקצב ההיפוכים לעלות.
אז אולי קצב היפוך השדה המגנטי גדל כאשר מתרחשת יותר הפחתה על פני השטח?
אם כן, אז היינו מצפים למדוד עיכוב זמן בין ההפחתה לשינויים בקצב ההיפוך מכיוון שהלוחות צריכים לשקוע הרבה לפני שהם משפיעים על הליבה.
המחקר שלנו נועד למדוד באיזו מהירות לוחות שוקעים דרך המעטפת המוצקה הצמיגה.
לשם כך, בדקנו תיעוד הן של "שטף ההפחתה" (אזור של לוחות קרים הנכנסים למעטפת) והן של קצב היפוך הקוטביות הגיאומגנטית (באיזו תדירות מתרחשות התהפכות). נתוני שטף ההפחתה כיסו את 410 מיליון השנים האחרונות מהעולםדֶגֶםשל טקטוניקת הלוחות.
נתוני קצב ההיפוך הגיעו מאוסף חדש ל-500 מיליון שנים.
השתמשנו גם באוסף עולמי של הגילאים שלגרגירי זירקון(סוג של מינרל המופיע בסלעים נחשלים הנוצרים מעל לוחות מופחתים), אשר צפוי להשתנות גם עם שטף ההפחתה.
כאשר הכפפנו את שטף ההפחתה, נתוני קצב היפוך מגנטי ותדירות גיל הזירקון לניתוח סטטיסטי, מצאנו מתאם משמעותי הקשור לעיכוב זמן "משטח לליבה" של כ-120 מיליון שנים.
אז סביר להניח שהשדה המגנטי של כדור הארץ מושפע מהלוחות השוקעים האלה של הליתוספירה.
המתאם אינו מושלם וגם אם היה - הוא לא היה מרמז בהכרח על סיבתיות, שכן מספר פוטנציאלגורמים מבלבליםעשוי להיות במשחק.
אבל זו תוצאה מעודדת, כי היא מתאימה לציפיות שלנו לגבי אופן הפעולה של כדור הארץ העמוק ונותנת לנו עיכוב זמן שיושב איפשהו באמצע ההערכות הקודמות.
זה גם נותן תחזית ייחודית שמכיוון ששטף ההפחתה ירד במהלך 120 מיליון השנים האחרונות, קצב ההיפוך צפוי לרדת ב-120 מיליון השנים הבאות.
האתגר כעת הוא לגלות כמה מהר המעטפת בעצם זזה. אם נוכל להבין את התהליכים העתיקים והעמוקים שאחראים לרעידות אדמה, הרי געש והרים, נוכל לקבל תובנה טובה יותר לגבי תופעות גיאולוגיות המשפיעות על חיי היומיום שלנו.
אנדרו ביגין, פרופסור לפלאומגנטיות,אוניברסיטת ליברפולומארק הונסלו, עמית מחקר, מרכז הסביבה לנקסטר,אוניברסיטת לנקסטר.
מאמר זה פורסם במקור בהשיחה. קרא אתמאמר מקורי.
