როგორ აღრიცხავს მაგნიტური ნიმუშები ფირფიტების ძვრებს
წარმოიდგინეთ ოკეანის ფსკერი, როგორც გიგანტური „არქივი“, რომელიც ინახავს დროის კვალს. არა წერილობითი სახით, არამედ ქანებში ჩასმული მაგნიტური ნიმუშებით. ეს ნიმუშები - ზღვის ფსკერზე სიმეტრიული მაგნიტური ხაზები - ტექტონიკური ფილების მოძრაობის ერთ-ერთ უძლიერეს მტკიცებულებად იქცა. ამ მაგნიტური ჩანაწერების საშუალებით მეცნიერებს შეუძლიათ დაადგინონ, როდის ჩამოყალიბდა ოკეანის ქერქი, რამდენად სწრაფად გავრცელდა ოკეანის ფსკერი და როგორ გადაადგილდა დედამიწის ფილები მილიონობით წლის განმავლობაში.
დედამიწის მაგნეტიზმი და ქანებში ბუნებრივი „კომპასი“
დედამიწას აქვს გლობალური მაგნიტური ველი, რომელიც გიგანტურ ზოლიან მაგნიტს წააგავს. მაგნიტური ძალის ხაზები გამოდის მაგნიტური სამხრეთ პოლუსიდან და შედის მაგნიტური ჩრდილოეთ პოლუსიდან. ეს მაგნიტური ველი არ არის ფიქსირებული: მისი სიძლიერე შეიძლება შეიცვალოს, მაგნიტური პოლუსების პოზიციები შეიძლება შეიცვალოს და რაც მთავარია, ამ დისკუსიისთვის ის ზოგჯერ მიმართულებას იცვლის (გეომაგნიტური შეცვლა). როდესაც შეცვლა ხდება, დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულება 180 გრადუსით იცვლება: კომპასი, რომელიც ადრე „ჩრდილოეთისკენ“ იყო მიმართული, ახლა „სამხრეთისკენ“ მიუთითებს (მაგნიტური გაგებით).
მაშ, რა კავშირი აქვს ამას ქანებთან? ბევრი ქანი, განსაკუთრებით მაგმისგან მიღებული, შეიცავს მაგნიტურ მინერალებს, როგორიცაა მაგნეტიტი (Fe₃O₄). როდესაც მაგმა ცივდება და მაგმატურ ქანად გარდაიქმნება, მასში არსებული მაგნიტური მინერალები გამყარებისას „ბლოკავს“ დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულებას. ამ პროცესს ნარჩენი მაგნიტიზაცია ეწოდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კონკრეტულ დროს წარმოქმნილ მაგმატურ ქანებს შეუძლიათ იმოქმედონ მონაცემთა ლოგერების მსგავსად: შეინახონ დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულება მათი წარმოშობის დროს.
შუა ოკეანის ქედი: ქერქის ახალი ქარხანა
ფილების მოძრაობის მაგნიტური ჩანაწერის გასაღები შუაოკეანური ქედია. ეს არის წყალქვეშა მთების სერია, რომელიც წარმოიქმნება დივერგენტული ფილების საზღვრებზე, სადაც ორი ფილა ერთმანეთს შორდება. ფილების დაშორების დროს, მანტიიდან მაგმა ამოდის და ავსებს ნაპრალს, შემდეგ კი მყარდება ახალ ოკეანურ ქერქად. ამ მიმდინარე პროცესს ზღვის ფსკერის გავრცელება ეწოდება.
რადგან ახალი ქერქი მუდმივად ყალიბდება შუაოკეანურ ქედებზე, ოკეანის ფსკერი არსებითად კონვეიერის ლენტს ჰგავს: ყველაზე ახალგაზრდა სწორედ შუაშია (ქედზე), შემდეგ კი ბერდება, რადგან მარცხნივ და მარჯვნივ გადაადგილდება. მოცემულ დროს წარმოქმნილი ქერქის თითოეული „შრე“ აღრიცხავს დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულებას ამ დროს. თუ მაგნიტური ველი ნორმალურია ამ პერიოდში, ქანები მაგნიტიზდება ნორმალური მიმართულებით; თუ ეს შებრუნებული პერიოდია, ქანები მაგნიტიზდება საპირისპირო მიმართულებით.
სიმეტრიული მაგნიტური ზოლები: გაფართოების თითის ანაბეჭდები
როდესაც მეცნიერებმა ოკეანის ფსკერზე მაგნიტური ანომალიები ბუქსირებადი მაგნიტომეტრების გამოყენებით დააფიქსირეს, მათ გასაკვირი კანონზომიერება აღმოაჩინეს: მაგნიტური ანომალიების ზოლები, რომლებიც შუა ოკეანის ქედების პარალელურად გადიოდა და სიმეტრიულად იყო განლაგებული ორივე მხარეს. ეს ზოლები „ნორმალურ“ და „შებრუნებულ“ ორიენტაციას შორის მონაცვლეობით მოძრაობდა.
რატომ წარმოიქმნება ზოლების სქემა? იმიტომ, რომ ოკეანის ქერქი მუდმივად ყალიბდება, დედამიწის მაგნიტური ველი კი ზოგჯერ ნორმალურია, ზოგჯერ კი შებრუნებული. წარმოიდგინეთ ხაზების დახატვა კონვეიერის ლენტზე: როდესაც შავი საღებავი გამოიყენება, ერთი ზოლი წარმოიქმნება; როდესაც თეთრი საღებავი გამოიყენება, მეორე ზოლი წარმოიქმნება; და ა.შ. ოკეანის ფსკერზე ეს „საღებავი“ მაგნიტური ველის პოლარობაა. როდესაც მაგმა მყარდება შუაოკეანურ ქედებზე, ის იწერს მიმდინარე პოლარობას, შემდეგ კი ფილების მოძრაობისას გაიფანტება. რადგან გავრცელება ორივე მიმართულებით ხდება ფარდობითი ბალანსით, ქედის ორივე მხარეს ერთი და იგივე ზოლების სქემა ჩნდება, რაც ქმნის ძალიან გამორჩეულ სიმეტრიას.
ეს სიმეტრიული ნიმუში იმის ძლიერი მტკიცებულებაა, რომ ოკეანის ფსკერი მოძრაობს და მუდმივად განახლდება. ის ასევე პასუხობს უძველეს კითხვას: სად მიდის ძველი ოკეანის ქერქი? პასუხი: ის საბოლოოდ სუბდუქციის ზონებში სხვა ფილების ქვეშ იძირება და უკან მანტიაში გადამუშავდება.
მაგნიტური კალენდარი: ნიმუშების დროდ გადაქცევა
მაგნიტური ნიმუშები არა მხოლოდ ფილების მოძრაობაზე მიუთითებს, არამედ დათარიღების საშუალებასაც იძლევა. მეცნიერებმა ხმელეთის ლავის მონაცემებზე დაყრდნობით შექმნეს გეომაგნიტური პოლარობის დროის შკალა, რომლის დათარიღებაც რადიომეტრიული მეთოდების გამოყენებით (მაგ., კალიუმ-არგონი ან არგონ-არგონი) შეიძლება. ეს შკალა ბოლო მილიონი წლის განმავლობაში ნორმალური და შებრუნებული პოლარობის ყველა პერიოდს ასახავს.
როდესაც ზღვის ფსკერზე მაგნიტური ზოლების ნიმუშები შედარებულია გლობალური შებრუნების დროის მასშტაბთან, თითოეული ზოლის „შესაბამისად“ მიჩნევა შესაძლებელია კონკრეტულ დროის ინტერვალთან. ეს შტრიხკოდის შესაბამისობას ჰგავს: ზოლების ერთი და იგივე თანმიმდევრობა მიუთითებს ერთსა და იმავე დროის თანმიმდევრობაზე. ამრიგად, მეცნიერებს შეუძლიათ განსაზღვრონ ოკეანის ქერქის ასაკი კონკრეტულ ადგილას უბრალოდ მისი მაგნიტური ნიმუშის მიხედვით.
ფირფიტის ცვლის სიჩქარის გაზომვა
როგორც კი ქერქის ასაკი გაირკვევა, შემდეგი ნაბიჯი არის ფილების მოძრაობის სიჩქარის გაზომვა. მეთოდი თავისი კონცეფციით მარტივია:
1. გაზომეთ მაგნიტური ლენტის მანძილი შუაოკეანური ქედის ღერძიდან (სადაც ქერქი წარმოიქმნება).
2. მაგნიტური შებრუნების შკალიდან განსაზღვრეთ ფირის ასაკი.
3. გაფართოების სიჩქარე = მანძილი / დრო.
მაგალითად, თუ 5 მილიონი წლის წინ წარმოქმნილი ზოლი ქედიდან 100 კმ-ში მდებარეობს, მაშინ ერთ მხარეს გავრცელების სიჩქარეა 100 კმ / 5 მილიონი წელი = 20 კმ მილიონ წელიწადში, ანუ 2 სმ წელიწადში. რადგან გავრცელება ორივე მხარეს ხდება, ორ ფილას შორის დაშორების საერთო სიჩქარე შეიძლება ორჯერ მეტი იყოს (გამოყენებული განმარტების მიხედვით).
ამ მეთოდის გამოყენებით, მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ ფილების გადაადგილების სიჩქარე ცვალებადია: ზოგი წელიწადში მხოლოდ რამდენიმე მილიმეტრია, ზოგი კი - რამდენიმე სანტიმეტრი - წელიწადში — რაც შედარებადია ადამიანის ფრჩხილების ზრდის სიჩქარესთან.
წარსული ფილების მოძრაობების რეკონსტრუქცია
მაგნიტური ნიმუშები ასევე ხელს უწყობს ოკეანის გახსნისა და კონტინენტების დრიფტის ისტორიის რეკონსტრუქციას. ატლანტის ოკეანის გახსნის დაწყებისთანავე, შუა ატლანტიკურ ქედზე ახალი ოკეანის ქერქი შეიქმნა. ატლანტის ფსკერზე შემონახული მაგნიტური ზოლები ამჟამად აღწერს, თუ როგორ დაშორდნენ თანდათანობით აფრიკა და ამერიკა. ზოლების ასაკის, ქედის პოზიციისა და ფილების გეომეტრიის კორელაციით, მეცნიერებს შეუძლიათ ტექტონიკური „ფილმი“ უკან გადაახვიონ: შეაფასონ კონტინენტების პოზიციები მილიონობით წლის წინ.
გარდა ამისა, ქედის მიმართულების ცვლილებებმა ან ზოლების ნიმუშების დარღვევებმა შეიძლება მიგვანიშნოს ტექტონიკური ძალების ცვლილებებზე, ფილების მოძრაობაში ცვლილებებზე ან ისეთ მოვლენებზე, როგორიცაა ქედის ნახტომები. ამრიგად, მაგნიტური ჩანაწერი არა მხოლოდ სიჩქარეს ეხება, არამედ იმასაც, თუ როგორ იცვლება ტექტონიკური სისტემის დინამიკა დროთა განმავლობაში.
რატომ არის ეს მტკიცებულება ასეთი ძლიერი?
ზღვის ფსკერის მაგნიტური ნიმუშების აღმოჩენამდე, კონტინენტების დრეიფის იდეა (ალფრედ ვეგენერის მიერ შემოთავაზებული) ფართოდ იყო უარყოფილი, რადგან არ არსებობდა მექანიზმი ან ძლიერი მტკიცებულება, რომელიც ხსნიდა, თუ როგორ შეიძლებოდა კონტინენტების გადაადგილება. სიმეტრიული მაგნიტური ზოლების რუკები რაოდენობრივ და გლობალურ მტკიცებულებებს იძლეოდა: იგივე ნიმუში აღმოჩენილი იყო მრავალ ოკეანეში, რაც შეესაბამება დედამიწის მაგნიტური ველის შებრუნებებს, რომლებიც ასევე დაფიქსირდა ხმელეთის ქანებში და თავსებადია შუაოკეანურ ქედებში ახალი ქერქის წარმოქმნისა და სუბდუქციის ზონებში დაკარგვის კონცეფციასთან.
ეს მტკიცებულება ასევე გაზომვადია. თქვენ არა მხოლოდ „ხედავთ“, რომ რაღაც შეესაბამება; შეგიძლიათ გამოთვალოთ მისი ასაკი და მოძრაობის სიჩქარე. სწორედ ამან გახადა ზღვის ფსკერის პალეომაგნეტიზმი მნიშვნელოვან ეტაპად მე-20 საუკუნის შუა ხანებში თანამედროვე ფილების ტექტონიკის თეორიის დაბადების საქმეში.
დახურვა
ოკეანის ფსკერზე არსებული მაგნიტური ნიმუშები დედამიწის ისტორიის ჩანაწერია, რომელიც კლდეებშია შემონახული. მაგნიტური ანომალიების თითოეული ზოლი მაგნიტური ველის მიმართულებას ქერქის ფორმირებისას აღრიცხავს და რადგან ოკეანური ქერქი შუაოკეანური ქედებიდან შორდება, ნიმუშები მოწესრიგებულად და სიმეტრიულად არის განლაგებული. მაგნიტური შებრუნებების მასშტაბთან მათი შესაბამისობით, მეცნიერებს შეუძლიათ ქერქის ასაკის დადგენა, გავრცელების სიჩქარის გამოთვლა და ფილების მოძრაობის მილიონობით წლის განმავლობაში რეკონსტრუქცია. ამ უხილავი „ზოლებიდან“ ჩვენ ვკითხულობთ ფილების გადაადგილებას - იმის მტკიცებულებას, რომ დედამიწის ზედაპირი ცოცხალი, მოძრავი და მუდმივად ცვალებადი სისტემაა.
თუ გსურთ, შემიძლია დავამატო მაგნიტური ლენტის კონცეფციის ილუსტრაცია (მარტივი დიაგრამა) ან საჭიროებისამებრ, ეს სტატია მოვარგო პოპულარულ (უფრო მარტივ) ან სამეცნიერო (უფრო ტექნიკურ) სტილს.
