Αρχαία πετρώματα αποκαλύπτουν ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης κατά την Εδιακρανική περίοδο ίσως τελικά να μην ήταν χαοτικό. Η Εδιακρανική περίοδος της Γης, η οποία διήρκεσε από περίπου 630 έως 540 εκατομμύρια χρόνια πριν, προβληματίζει επί μακρόν τους επιστήμονες που μελετούν τη μαγνητική ιστορία του πλανήτη.
Στις περισσότερες άλλες εποχές, οι τεκτονικές πλάκες κινούνταν με σχετικά σταθερούς ρυθμούς, οι κλιματικές ζώνες παρέμεναν σταθερές και το μαγνητικό πεδίο της Γης μετατοπιζόταν ομαλά γύρω από τον βόρειο και τον νότιο πόλο (με περιστασιακές αναστροφές). Ωστόσο, η Εδιακρανική περίοδος δεν ακολουθεί αυτό το πρότυπο.
Το πρόβλημα του παλαιομαγνητισμού
Δεκαετίες ερευνών έχουν αποκαλύψει ακραίες και ακανόνιστες αλλαγές στα μαγνητικά σήματα που διατηρήθηκαν στα πετρώματα εκείνης της εποχής. Αυτό το επίπεδο μεταβλητότητας δεν παρατηρείται σε παλαιότερα ή νεότερα πετρώματα.
Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να χρησιμοποιήσουν τα αρχαία μαγνητικά αρχεία, γνωστά ως παλαιομαγνητισμός, για να αναπαραστήσουν τη διάταξη και την κίνηση των τεκτονικών πλακών κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Οι εξηγήσεις για αυτές τις ασυνήθιστες μαγνητικές μετατοπίσεις ποικίλλουν. Ορισμένοι ερευνητές έχουν υποστηρίξει ότι οι τεκτονικές πλάκες κινούνταν με ασυνήθιστα μεγάλη ταχύτητα.
Άλλοι πρότειναν ότι ολόκληρος ο πλανήτης μετατοπίστηκε σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του, μια διαδικασία που ονομάζεται «πραγματική πολική μετατόπιση» (true polar wander).
Μια νέα υπόθεση
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances προσφέρει μια διαφορετική οπτική. Αντί να θεωρούν τις μαγνητικές αλλαγές ως τυχαίες, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι μπορεί να ακολουθούν ένα παγκόσμιο πρότυπο με μια υποβόσκουσα δομή.
«Προτείνουμε ένα νέο μοντέλο για το μαγνητικό πεδίο της Γης που εντοπίζει μια δομή στη μεταβλητότητά του, αντί να την απορρίπτει απλώς ως τυχαία χαοτική», δήλωσε ο David Evans, καθηγητής Γεωλογικών και Πλανητικών Επιστημών στο Yale και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
«Αναπτύξαμε μια νέα μέθοδο στατιστικής ανάλυσης των Εδιακρανικών παλαιομαγνητικών δεδομένων, η οποία πιστεύουμε ότι θα αποτελέσει το κλειδί για τη δημιουργία αξιόπιστων χαρτών των ηπείρων και των ωκεανών εκείνης της περιόδου».
Μελέτη στην περιοχή Anti-Atlas
Για να διερευνήσει αυτή την ιδέα, η ομάδα εστίασε στην περιοχή Anti-Atlas του Μαρόκου. Σε αυτή την οροσειρά, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Cadi Ayyad εντόπισαν καλά διατηρημένα στρώματα ηφαιστειακών πετρωμάτων που χρονολογούνται από την Εδιακρανική περίοδο.
Οι επιστήμονες συνέλεξαν προσεκτικά προσανατολισμένα δείγματα από αυτά τα στρώματα και τα ανέλυσαν στο Yale χρησιμοποιώντας όργανα υψηλής ευαισθησίας. Αυτό τους επέτρεψε να εξετάσουν τις μεταβολές του μαγνητισμού με μεγάλη λεπτομέρεια σε διαδοχικά στρώματα πετρωμάτων.
«Προηγούμενες μελέτες πετρωμάτων από αυτή τη χρονική περίοδο χρησιμοποιούσαν συχνά παραδοσιακά αναλυτικά εργαλεία, τα οποία υπέθεταν ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης συμπεριφερόταν στο παρελθόν παρόμοια με ό,τι συμβαίνει σήμερα», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας James Pierce, διδακτορικός φοιτητής στο Yale. «Ακολουθήσαμε μια νέα προσέγγιση.
Καταφέραμε να προσδιορίσουμε με ακρίβεια πόσο γρήγορα άλλαζαν οι μαγνητικοί πόλοι της Γης, λαμβάνοντας δείγματα για παλαιομαγνητισμό σε υψηλή στρωματογραφική ανάλυση (στρώμα προς στρώμα) και προσδιορίζοντας την ακριβή ηλικία αυτών των πετρωμάτων», είπε ο Pierce.
Χρονισμός και συνέπειες
Επιπλέον δεδομένα από το Κολλέγιο Dartmouth και ερευνητικές ομάδες στην Ελβετία και τη Γερμανία παρείχαν ακριβή χρονολόγηση των στρωμάτων πετρωμάτων. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μαγνητικές αλλαγές συνέβησαν σε διάστημα χιλιάδων ετών, και όχι εκατομμυρίων.
Αυτός ο χρονισμός αποκλείει προηγούμενες εξηγήσεις που αφορούσαν την ταχεία κίνηση των τεκτονικών πλακών ή την πραγματική πολική μετατόπιση, καθώς αυτές οι διαδικασίες θα απαιτούσαν πολύ περισσότερο χρόνο για να συμβούν.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι μαγνητικές διακυμάνσεις δεν ήταν εντελώς τυχαίες. Αντίθετα, ακολουθούσαν ένα ασυνήθιστο αλλά οργανωμένο πρότυπο. Με βάση αυτό, η ομάδα ανέπτυξε μια νέα στατιστική μέθοδο για να παρακολουθήσει πώς μετατοπίζονταν οι μαγνητικοί πόλοι της Γης.
Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν ότι οι πόλοι μπορεί να κινήθηκαν σε όλο τον πλανήτη με έναν πιο σύνθετο τρόπο από μια απλή ταλάντωση γύρω από τον άξονα περιστροφής. Αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπαραστήσουν τη γεωγραφία του Εδιακρανικού κόσμου με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Προς ένα ενιαίο γεωλογικό αρχείο
«Ολόκληρη η καριέρα μου έχει αφιερωθεί στη χαρτογράφηση των κινήσεων των ηπείρων, των ωκεανών και των τεκτονικών πλακών πάνω στην επιφάνεια της Γης, καθ’ όλη τη διάρκεια της ιστορίας της», δήλωσε ο Evans, ο οποίος είναι επίσης διευθυντής του Παλαιομαγνητικού Εργαστηρίου του Yale.
«Η Εδιακρανική Περίοδος, ειδικότερα, αποτελούσε ένα σημαντικό εμπόδιο σε αυτόν τον μακροπρόθεσμο στόχο, επειδή τα παγκόσμια παλαιομαγνητικά δεδομένα απλώς δεν έβγαζαν πολύ νόημα», είπε. «Εάν οι προτεινόμενες νέες στατιστικές μέθοδοί μας αποδειχθούν αξιόπιστες, μπορούμε να γεφυρώσουμε το χάσμα μεταξύ παλαιότερων και νεότερων χρονικών περιόδων για να δημιουργήσουμε μια συνεπή οπτικοποίηση της τεκτονικής των πλακών που εκτείνεται σε δισεκατομμύρια χρόνια, από το αρχαιότερο αρχείο πετρωμάτων έως σήμερα».