Cum înregistrează modelele magnetice deplasările plăcilor
Gândiți-vă la fundul oceanului ca la o „arhivă” gigantică ce păstrează urmele timpului. Nu în formă scrisă, ci în modele magnetice încorporate în roci. Aceste modele - linii magnetice simetrice pe fundul mării - au devenit unele dintre cele mai puternice dovezi că plăcile tectonice se mișcă efectiv. Prin intermediul acestor înregistrări magnetice, oamenii de știință pot urmări când s-a format scoarța oceanică, cât de repede s-a produs extinderea fundului oceanic și cum s-au deplasat plăcile Pământului de-a lungul a milioane de ani.
Magnetismul Pământului și „busola” naturală din roci
Pământul are un câmp magnetic global care seamănă cu un magnet gigantic. Liniile de forță magnetice ies din apropierea polului sud magnetic și intră în apropierea polului nord magnetic. Acest câmp magnetic nu este fix: intensitatea sa se poate schimba, pozițiile polilor magnetici se pot deplasa și, cel mai important pentru această discuție - uneori își inversează direcția (o inversare geomagnetică). Când are loc o inversare, direcția câmpului magnetic al Pământului se schimbă cu 180 de grade: o busolă care indica „nord” acum indică „sud” (în sens magnetic).
Deci, ce legătură are asta cu rocile? Multe roci, în special cele derivate din magmă, conțin minerale magnetice precum magnetita (Fe₃O₄). Când magma se răcește și se transformă în rocă magmatică, mineralele magnetice din ea „blochează” direcția câmpului magnetic al Pământului la solidificare. Acest proces se numește magnetizare remanentă. Cu alte cuvinte, rocile magmatice formate la un anumit moment pot acționa ca niște înregistratoare de date: stochează direcția câmpului magnetic al Pământului în momentul în care s-au format.
Dorsalul medio-oceanic: o nouă fabrică de crustă
Cheia înregistrării magnetice a mișcării plăcilor este dorsala medio-oceanica. Aceasta este o serie de munți subacvatici care se formează la limitele divergente ale plăcilor, unde două plăci se depărtează. Pe măsură ce plăcile se depărtează, magma din manta se ridică pentru a umple golul, apoi se solidifică într-o nouă crustă oceanică. Acest proces continuu se numește expansiunea fundului oceanic.
Deoarece la dorsalele medio-oceanice se formează constant o crustă nouă, fundul oceanului este în esență ca o bandă transportoare: cea mai tânără se află chiar în mijloc (la dorsală), apoi îmbătrânește pe măsură ce se îndepărtează spre stânga și spre dreapta. Fiecare „strat” de crustă format la un moment dat înregistrează direcția câmpului magnetic al Pământului la momentul respectiv. Dacă câmpul magnetic este normal în acea perioadă, rocile vor fi magnetizate în direcția normală; dacă este o perioadă de inversare, rocile vor fi magnetizate în direcția inversă.
Benzi magnetice simetrice: Amprente ale expansiunii
Când oamenii de știință au cartografiat anomaliile magnetice de pe fundul oceanului folosind magnetometre tractate, au descoperit un model surprinzător: benzi de anomalii magnetice care se desfășoară paralel cu dorsalele medio-oceanice și sunt dispuse simetric de o parte și de alta. Aceste benzi alternau între orientări „normale” și „inversate”.
De ce apare modelul de benzi? Deoarece scoarța oceanică se formează constant, în timp ce câmpul magnetic al Pământului este uneori normal și alteori inversat. Imaginați-vă că pictați linii pe o bandă transportoare: când se aplică vopsea neagră, se formează o bandă; când se aplică vopsea albă, se formează o altă bandă; și așa mai departe. Pe fundul oceanului, acea „vopsea” este polaritatea câmpului magnetic. Când magma se solidifică la dorsalele medio-oceanice, aceasta înregistrează polaritatea curentului, apoi este dusă departe pe măsură ce plăcile se mișcă. Deoarece răspândirea are loc în ambele direcții cu un echilibru relativ, același model de benzi apare pe ambele părți ale dorsalei - creând o simetrie foarte distinctivă.
Acest model simetric este o dovadă puternică că fundul oceanului se mișcă și se reînnoiește constant. De asemenea, răspunde la vechea întrebare: unde se duce vechea crustă oceanică? Răspunsul: în cele din urmă, aceasta este subdusă sub alte plăci în zonele de subducție, fiind reciclată înapoi în manta.
Calendar magnetic: Transformarea tiparelor în timp
Modelele magnetice nu numai că indică mișcarea plăcilor, dar permit și datarea. Oamenii de știință au construit o scară de timp a polarității geomagnetice pe baza datelor din lava terestră, care poate fi datată folosind metode radiometrice (de exemplu, potasiu-argon sau argon-argon). Această scală enumeră toate perioadele de polaritate normală și inversată din ultimii milioane de ani.
Când modelele de benzi magnetice de pe fundul mării sunt comparate cu scala de timp globală de inversare, fiecare bandă poate fi „potrivită” cu un interval de timp specific. Este ca și cum ai potrivi un cod de bare: aceeași secvență de benzi indică aceeași secvență temporală. Astfel, oamenii de știință pot determina vârsta scoarței oceanice într-o anumită locație pur și simplu pe baza modelului său magnetic.
Măsurarea vitezei de deplasare a plăcilor
Odată ce vârsta crustei este cunoscută, următorul pas este măsurarea vitezei de mișcare a plăcilor. Metoda este simplă ca și concept:
1. Măsurați distanța unei benzi magnetice față de axa dorsalei medio-oceanice (unde se formează crusta).
2. Determinați vârsta benzii de pe scala de inversare magnetică.
3. Viteza de expansiune = distanță / timp.
De exemplu, dacă o bandă formată acum 5 milioane de ani se află la 100 km de dorsală, atunci rata de răspândire pe o parte este de 100 km / 5 milioane de ani = 20 km pe milion de ani, sau 2 cm pe an. Deoarece răspândirea are loc pe ambele părți, rata totală de separare dintre cele două plăci poate fi dublă (în funcție de definiția utilizată).
Folosind această metodă, cercetătorii au descoperit că rata de mișcare a plăcilor tectonice variază: unele au doar câțiva milimetri pe an, altele au câțiva centimetri pe an - comparabilă cu rata cu care cresc unghiile umane.
Reconstituirea mișcării plăcilor tectonice în trecut
Modelele magnetice ajută, de asemenea, la reconstituirea istoriei deschiderii oceanelor și a derivei continentelor. Pe măsură ce Atlanticul a început să se deschidă, la dorsala medio-atlantică s-a creat o nouă crustă oceanică. Benzile magnetice conservate pe fundul Atlanticului înregistrează acum modul în care Africa și cele două Americi s-au separat treptat. Prin corelarea vârstelor benzilor, a poziției dorsalei și a geometriei plăcilor, oamenii de știință pot derula înapoi „filmul” tectonic: estimând pozițiile continentelor cu milioane de ani în urmă.
În plus, schimbările în direcția crestelor sau neregularitățile în modelele de benzi pot oferi indicii despre schimbările forțelor tectonice, schimbările în mișcarea plăcilor sau evenimente precum salturile crestelor. Astfel, înregistrarea magnetică nu se referă doar la viteză, ci și la modul în care dinamica unui sistem tectonic se schimbă în timp.
De ce sunt aceste dovezi atât de puternice?
Înainte de descoperirea modelelor magnetice ale fundului oceanic, ideea derivei continentelor (propusă de Alfred Wegener) a fost respinsă în mare măsură, deoarece nu exista niciun mecanism sau dovezi solide care să explice cum se puteau mișca continentele. Hărțile simetrice cu bandă magnetică au furnizat dovezi cantitative și globale: același model a fost găsit în multe oceane, în concordanță cu inversările câmpului magnetic al Pământului înregistrate și în rocile terestre și compatibil cu conceptul de crustă nouă care se naște la dorsalele medio-oceanice și se pierde în zonele de subducție.
Aceste dovezi sunt, de asemenea, măsurabile. Nu doar „vezi” că ceva se potrivește; poți calcula vârsta și rata sa de mișcare. Acesta este motivul pentru care paleomagnetismul fundului mării a fost o piatră de hotar cheie în nașterea teoriei moderne a tectonicii plăcilor la mijlocul secolului al XX-lea.
Închidere
Modelele magnetice de pe fundul oceanului sunt o înregistrare a istoriei Pământului, conservată în rocă. Fiecare bandă de anomalii magnetice înregistrează direcția câmpului magnetic pe măsură ce scoarța s-a format și, deoarece scoarța oceanică se îndepărtează de dorsalele medio-oceanice, modelele sunt aranjate cu grijă și simetrice. Prin potrivirea lor cu scara inversărilor magnetice, oamenii de știință pot determina vârsta scoarței, pot calcula rata de expansiune și pot reconstitui mișcarea plăcilor de-a lungul a milioane de ani. Din aceste „dungi” invizibile, citim deplasarea plăcilor - o dovadă că suprafața Pământului este un sistem viu, în mișcare și în continuă schimbare.
Dacă doriți, pot adăuga o ilustrație a conceptului de bandă magnetică (o diagramă simplă) sau pot adapta acest articol pentru un stil popular (mai ușor) sau științific (mai tehnic), după cum este necesar.
