Технопарк юрского периода. Загадки эволюции
Шрифт:
Магнитная летопись
3100 лет прошло с тех пор, как человек изобрел компас. Все это время стрелка магнитного компаса устанавливалась примерно по меридиану и всегда показывала современное положение магнитных полюсов. Геофизики назвали его прямым, или нормальным. Это название понадобилось тогда, когда стало ясно: были в геологической истории Земли эпохи и обратной полярности магнитного поля.
В самом начале 30-х годов были найдены первые образцы пород именно с такой, обратной, намагниченностью. Первое и самое простое объяснение: магнитные полюсы Земли меняются местами. Но эта мысль была сразу отвергнута, ибо она противоречила
Только в 1954 году геофизик И. Хосперс, изучая напластования застывших лав на склонах вулканов Исландии, доказал, что механизм самообращения в природе практически «не работает». Самые разные породы, обожженные по пути лавовым потоком, упорно показывали ту же намагниченность, что и у этого потока.
Сейчас уже не приходится сомневаться: эпохи обратной полярности поля Земли были во все времена, и их было отнюдь не меньше, чем периодов с современным положением юга и севера.
В Исландии, Поволжье и Сибири, в горах и на дне океанов обнаружены чередующиеся слои окаменевших осадков, лав с прямой и обратной полярностью. И везде последовательность этих слоев одинакова. С помощью уже исследованных палеомагнитологами «эталонных» геологических разрезов можно уточнять возраст еще плохо изученных пород, прослеживать «выпавшие» почему-либо из разреза слои. Этот новый метод - палеомагнитная стратиграфия - уже пришел на помощь геологам.
Вдоль всех срединно-океанических хребтов, где на поверхность Земли постоянно поступают порции магм, раздвигая дно океанов, чередующиеся полосы прямой и обратной полярности намагниченности застывших лав (каждая полоса, точнее, пара полос по обе стороны от осевой линии, привязывалась к строго определенной эпохе из прошлого - чем дальше от оси раздвижения дна, тем старше) послужили одним из главных аргументов в пользу гипотез новейшей глобальной тектоники плит.
И придет юг на север и север на юг
Как же намагничиваются слои земные? Если это ласа - тут все как в печи древнего обжигателя кирпича. Лава остывает и запечатлевает в себе поле, которое на нее воздействовало в этот момент. С осадками иначе. Мелкие составные части осадка, слегка намагниченные, укладывались на дно древних бассейнов, ориентируясь подобно маленьким магнитным стрелкам по направлению магнитного поля Земли. В целом сумма намагниченностей этих частиц и составила остаточную намагниченность осадочной породы.
Первые инверсии магнитного поля Земли ученые прослеживают еще в кембрийских, ордовикских и силурийских отложениях (550- 440 миллионов лет тому назад). Интересно: тогда преобладала обратная полярность магнитного поля Земли, обратная полярность в принципе ничем по своему режиму не отличалась от прямой, а промежутки времени между инверсиями полярности достигали десятков миллионов лет.
Но уже в расцвет растительной жизни на суше (каменноугольный период, 360 миллионов лет назад) инверсии происходят гораздо чаще: раз в несколько миллионов лет. Потом в конце карбона и в пермском периоде - суперхрон, 55 миллионов лет стабильного, без инверсий геомагнитного поля обратной полярности.
Чем ближе к нашим дням, тем инверсии все чаще. Триас, юра, часть мела (250- 100 миллионов лет назад)- здесь преобладает прямая полярность. Потом
Что происходит в сами моменты инверсий? И. Хосперс нашел в тех же исландских лавах образцы с сильно ослабленной, неопределенной намагниченностью, расположенные между слоями противоположного знака. Это переходные зоны. Инверсии длятся около 10 тысяч лет. Поле в это время сильно ослабевает - это ясно, но исчезает ли оно полностью? Некоторые считают - нет. Обнаружено, например, что сейчас, когда магнитный момент главного поля падает, растет так называемое поле мировых аномалий Земли. Может быть, именно это (правда, очень слабое) поле замещает в какой-то мере на время основное? На Марсе, во всяком случае, именно такое поле аномалий без главного диполя существует и даже проявляет себя в виде полярных сияний. Только там сияние, конечно, не полярное, то есть привязанное не к магнитным полюсам, которых нет (а, следовательно, видимо, нет и жидкого ядра), а к полю каждый раз отдельной аномалии. Впрочем есть и такое предположение: как раз сейчас мы наблюдаем на
Марсе момент инверсии. То есть дипольного поля нет временно, пара-другая тысяч лет - миг на геологических часах - и оно «раскрутится». Тогда получается: может, и есть внутри Марса жидкое расплавленное ядро.
Эпохи без геомагнитного поля - небезобидны. Я уже писал в предыдущей главе, что в такие эпохи до поверхности земли добираются заряженные частицы космических лучей, обычно задерживаемые магнитным полем. Это определили по резкому возрастанию в слоях этих эпох бериллия-10, изотопа, который, в отличие от обычного бериллия-9, образуется только под действием прямого обстрела космическими лучами - и больше никак.
Конечно, ритм прямой и обратной полярности - это только самые крупные волны, на их склонах есть волны поменьше. Например, волна роста и падения напряженности поля длительностью в 8 тысяч лет. На каждом из склонов этой волны помещается, в свою очередь, по пяти 1600-летних периодов. Внутри этих есть пятисотлетний ритм и т.д. Волны сложно сочетаются, интерферируют, по-разному проявляются в разных океанах, на разных континентах. Спад поля перед очередной инверсией идет по более пологой кривой, неохотней, чем быстрое восстановление поля (другой полярности) после инверсии. Все эти качания напряженности земного магнита рассказывают о каких-то, пока нам неведомых электрических процессах и течениях в двойном динамо, в ядре Земли, тоже как раз двойном, состоящем из твердого внутреннего, видимо целиком железного, ядрышка, и внешнего ядра, единственного целиком расплавленного слоя нашей планеты.
780 тысяч лет прошло со времени последней инверсии. До нее период обратной полярности длился недолго, примерно двести тысяч лет. Значит, миллион лет назад была еще одна инверсия. Наши далекие предки, еще не очень разумные, вряд ли замечали возросший из-за исчезновения магнитосферы уровень космической радиации. И судя по тому, что они его перенесли, он не был фатальным, губительным. Зато они, жившие тогда в теплых экваториальных странах, возможно, застывали в удивлении по ночам, наблюдая всполохи «полярных» сияний. Ведь полярные они в наше время только потому, что магнитное поле отклоняет к полюсам заряженные частицы, летящие от Солнца.