Последний великий ледниковый период Земли, известный как четвертичное оледенение, начался примерно 3,2 миллиона лет назад. Этот период характеризовался расширением ледяных щитов из Антарктиды и Гренландии, а также колебаниями лаврового ледяного покрова, который охватывал большую часть Канады и Соединенных Штатов. Отступление этого ледника ответственно за создание миллионов постоянных водоемов через Северную Америку, включая Великие озера.
В то время как причины ледниковых периодов объясняются сочетанием астрономических циклов, атмосферных условий, океанских течений и тектоники плит, полное объяснение пока отсутствует. Однако, согласно результатам нового исследования, проведенного группой геофизиков из Университета Райса, последний ледниковый период Земли мог быть вызван сдвигами Земли относительно оси вращения, из-за которых ее полюса блуждали.
Это исследование было проведено Дэниелом Вудвортом и Ричардом Г. Гордоном - аспирантом и В.М. Кек, профессор Земли, окружающей среды и планетологии в Университете Райса, соответственно - и недавно появился в журнале Письма о геофизических исследованиях. Ради своего исследования, которое было поддержано Национальным научным фондом (NSF), Вудворт и Гордон проанализировали геофизические данные из Тихого океана.
Это включало в себя ископаемые подписи из глубоководных отложений океана, магнитную сигнатуру океанической коры и положение «горячей точки» мантии, которая создала Гавайские острова. Из этого команда пришла к выводу, что за последние 12 миллионов лет Земля испытала «истинное полярное странствие» - явление, когда планета сместилась относительно своей оси вращения.
Когда это происходит, расположение северного и южного полюсов меняется (или блуждает). В этом случае Гренландия продвинулась достаточно далеко к северному полюсу, чтобы начать последний ледниковый период. Как объяснил Вудворт в недавнем выпуске новостей университета Райс:
«Гавайская горячая точка была зафиксирована относительно оси вращения примерно с 48 миллионов лет назад до около 12 миллионов лет назад, но она была зафиксирована на широте дальше к северу, чем мы находим ее сегодня. Сравнивая Гавайскую горячую точку с остальной частью Земли, мы можем видеть, что этот сдвиг в местоположении отражался на остальной части Земли и накладывался на движение тектонических плит. Это говорит нам о том, что вся Земля двигалась относительно оси вращения, что мы считаем истинным полярным блужданием ».
Их работа основана на двух предыдущих исследованиях 2017 года. Первое, которое было проведено Гордоном и исследователями из его собственной лаборатории, продемонстрировало, что горячие точки движутся медленно и могут использоваться для определения глобальной системы координат для движений плит. Второй, который был проведен исследователями из Гарвардского университета, был первым, чтобы показать связь между истинным полярным блужданием и началом последнего ледникового периода.
Горячие точки, подобные расположенным под Гавайями, представляют собой вулканические районы, где из глубины мантии поднимаются струи горячей магмы. В отличие от других форм вулканической активности, эти пятна не расположены на границах тектонических плит. В сочетании с тем, что они горячее окружающей мантии, горячие точки представляют для ученых нечто аномальное.
«Мы воспринимаем эти горячие точки как отмеченные трекеры шлейфов, исходящих из глубокой мантии, и используем их в качестве нашей системы отсчета», - сказал Гордон. «Мы считаем, что вся глобальная сеть горячих точек была зафиксирована относительно оси вращения Земли, по крайней мере, за 36 миллионов лет до этого сдвига».
Поскольку Земля является вращающимся объектом, ее центробежная сила гарантирует, что она представляет собой «сплюснутый сфероид», а не идеальную сферу - ее размеры на экваторе примерно на 42 км (26 миль) больше, чем от полюса к полюсу. Согласно Вудворту и Гордону, истинное полярное блуждание также может быть результатом этого, когда одна и та же сила вызывает накопление высоковязких отложений в мантии на широтах от экватора. Как объяснил Гордон:
«Представьте, что у вас действительно очень холодный сироп, и вы кладете его на горячие блины. Когда вы наливаете его, у вас временно появляется небольшая кучка в центре, где она не расплющивается мгновенно из-за вязкости холодного сиропа. Мы думаем, что плотные аномалии в мантии похожи на эту небольшую временную кучу, только вязкости намного выше в нижней мантии. Как и сироп, он в конечном итоге деформируется, но для этого требуется очень, очень много времени ».
Если эти аномальные скопления достаточно массивны, они могут разбалансировать планету, заставляя ее постепенно сдвигаться и приближать избыточную массу к экватору. Это перераспределение массы к новому экватору не изменит наклон оси вращения Земли, но изменит точки на поверхности, где появляется ось вращения (иначе говоря, полюса).
Хотя смещение, которое они измерили, составило бы только около 3%, оно могло бы привести к перемещению мантии Земли. В то время как мантия под тропическими частями Тихого океана переместилась бы на юг, Гренландия и некоторые части Европы и Северной Америки переместились бы на север. Этот сдвиг приведет к снижению температуры в этих последних местах, что могло бы вызвать последний ледниковый период.
По словам Вудворта, данные о горячих точках с Гавайских островов являются одним из лучших доказательств того, что истинное полярное блуждание ответственно за то, как полюсы Земли начали двигаться 12 миллионов лет назад. Однако они также подозревают, что прошлые случаи полярного блуждания могут быть записаны в магнитных сигнатурах горных пород, которые изучаются геофизиками, чтобы определить, когда магнитное поле Земли перевернулось в прошлом.
Заглядывая в будущее, Вудворт и Гордон работают с коллегами, опираясь на их анализ. В дополнение к расширению его с 12 миллионов лет назад до настоящего времени, они также хотят продлить его дальше в прошлое, после даты начала 48 миллионов лет, которую они использовали для этого исследования. Результатом этого может стать более тонкое понимание того, как геологическая история Земли, ее ледниковые периоды и эволюция жизни взаимосвязаны.
