私たちの足元、地球の奥深くで、液体の鉄が、私たちが当たり前だと思っている磁場を作り出しています。しかし、時折、その磁場はその極性を反転させたり反転させたりします。かつて磁北だったものが南になり、その逆もまた然りです。これらの逆転がいつ、なぜ起こるのかは、永続的な謎でした.
しかし、私たちの新しい研究は、地球の磁場と、沈み込みとして知られるプロセスを通じて、表面からその下の高温の延性マントルに下降する太古の海底の量との間に関係があることを示しています.
この関係は、任意の期間に磁場の逆転が何回発生するかを示すだけでなく、マントル (地殻とコアの間の地球の層) がどれだけ速く移動するかを理解することもできます。マントル運動は、ほとんどすべての地震、火山、および山脈を生み出す最終的な原因であるため、これは重要です。マントルからの高温プルームも、地球の主要な絶滅の原因である可能性があります。マントルの働きを理解できれば、私たちの種に影響を与える長い時間スケールの地質学的現象について、より良い洞察を得ることができます.
定盤の墓場
プレート テクトニクスは、地球の「リソスフェア」 (互いに溶接された冷たい最上部のマントルと地殻) が 7 つの大きなプレートと多くの小さなプレートに分割されているという科学理論です。プレートは、大西洋中央リフトなどの中央海洋拡大センターでの火山活動によって形成されます。表面に到達すると、新しいリソスフェアは拡散中心から離れ、何百万年もかけて冷えていきます。時間が経つにつれて密度が高くなり、最終的にリソスフェアは沈み込み帯で熱いマントルに沈み込みます。
この時点で、プレートは地球の表面から消えます。しかし、地震学者は、リソスフェアのより冷たい「スラブ」が、表面から消えてから最大3億年後にマントルの奥深くで識別できると主張しています。リソスフェアのスラブは何千キロも下に下降し、その過程で膨大な量の固体マントルを移動させ、はるかに密度の高い液体鉄の外核のすぐ上に「スラブの墓場」を形成しました。これは、リソスフェアのスラブが 2,890 km も下降していることを意味し、その下にあるコアの鉄の液体の動きに影響を与える可能性があります。
しかし、スラブがコアに影響を与えるのに十分なほど沈み込むのにかかる時間については、大きな意見の相違があります。およそ 50 万年から 2 億 5000 万年の推定値です。
コアの化石化した磁気活動
地球の磁場は何十億年もの間持続してきましたが、その極性は何度も反転しています。磁場は、地球の表面で形成される多くの岩石に化石化した磁化を残すため、地球の磁場が時間の経過とともにどのように変化したかを示す「古地磁気記録」があります。
また、これらの反転が発生する率が大きく変動していることもわかっています。それらは、過去 1 億年よりも過去 100 万年にわたってより速い速度で発生しました。そして、なぜ極性の変化率がこれほどまでに変化するのかは、いまだに大きな謎です。
地球の磁場は、導電性流体の運動を電磁エネルギーに変換するダイナモ プロセスによって液体外核内に生成されます。このプロセスは、原則として、ワインドアップ トーチで使用されるダイナモに似ています。そのため、地球のコアは、その上にあるより低温のマントルに熱を失う速度に敏感です。
低温で沈み込んだスラブが下部マントルに到達すると、コアの冷却速度が速くなり、その中の液体鉄の動きが加速します。数値モデルによると、この余分な動きにより反転率も増加するはずです。では、表面でより多くの沈み込みが起こると、磁場反転率が増加するのでしょうか?もしそうなら、沈み込みと反転率の変化の間の時間遅延を測定することが期待される.私たちの研究の目的は、スラブが粘性固体マントルを通って沈む速さを測定することでした.
そのために、「沈み込みフラックス」（マントルに入る冷たいスラブの領域）と地磁気極性反転率（フリップが発生する頻度）の両方の記録を調べました。沈み込みフラックス データは、プレート テクトニクスのグローバル モデルからの過去 4 億 1000 万年をカバーしています。反転率のデータは、5 億年にさかのぼる新しい編集から得られました。また、ジルコン (沈み込むスラブの上に形成される火成岩に現れる鉱物の一種) の粒子の年代の世界的な編集も使用しました。これも沈み込みフラックスによって変化する可能性があります。
沈み込み磁束、磁気反転率のデータ、およびジルコンの年代頻度を統計分析にかけたところ、約 1 億 2000 万年の「表面からコアへ」の時間遅延に関連する有意な相関関係が見つかりました。したがって、地球の磁場は、これらの沈下するリソスフェアのスラブの影響を受けている可能性があります。
相関関係は完全ではなく、たとえあったとしても、必ずしも因果関係を意味するとは限りません。交絡の可能性がある多くの要因が関係している可能性があるからです。しかし、これは有望な結果です。なぜなら、これは地球深部がどのように機能するかについての私たちの期待と一致し、以前の見積もりの中間のどこかに位置する時間遅延を与えるからです.また、沈み込みフラックスが過去 1 億 2000 万年にわたって減少したため、反転率が次の 1 億 2000 万年で減少すると予測されるという独自の予測も行います。
現在の課題は、マントルが実際にどのくらいの速さで動いているかを調べることです。地震、火山、山の原因となっている太古の深いプロセスを理解できれば、私たちの日常生活に影響を与える地質学的現象をより深く理解することができます。
アンドリュー・ビギン、古地磁気学教授、リバプール大学 および Mark Hounslow、リサーチ フェロー、ランカスター環境センター、ランカスター大学
この記事はもともと The Conversation に掲載されたものです。元の記事を読んでください。
