Географические полюса Земли блуждают сильнее, чем считалось

Географические полюса Земли — точки пересечения оси нашей планеты с ее поверхностью — могут быть гораздо менее незыблемыми, чем считалось. К такому выводу пришли авторы исследования в журнале Science, проанализировавшие древние изменения уровня моря.

У Земли есть две основные пары полюсов — магнитные, порожденные ее магнитным полем, и географические, связанные с вращением. Магнитные полюса постоянно движутся и часто находятся в сотнях километров от географических; более того, они могут даже меняться местами.

Географические полюса гораздо стабильнее. Но и они могут немного смещаться — в силу явления под названием истинное смещение полюсов (true polar wander — TPW). Оно вызвано перераспределением масс за счет тектоники плит и конвекции в мантии.

Когда вращение планеты сбивается, твердые внешние оболочки Земли начинают двигаться, чтобы помочь ей найти новое устойчивое равновесие вращения. Это и приводит к смещению географических полюсов.

«Во время TPW кора и мантия фактически проскальзывают относительно ядра», — говорит геофизик Мэтью Домейер из Университета Осло, ведущий автор исследования.

Обычно историю блуждания полюсов реконструируют по палеомагнетизму — намагниченности древних пород. Эти данные дают противоречивые и сбивающие с толку результаты о частоте и масштабе событий.

Домейер и его коллеги пошли другим путем. Они проанализировали геологическую летопись изменений уровня моря в поисках характерных сигналов, которые можно ожидать при истинном смещении полюсов.

Четыре резких сдвига

Поскольку вода в океанах успевает реагировать на изменения центробежного потенциала быстрее, чем твердое морское дно, TPW должны оставлять характерный след. Уровень моря поднимется в одной половине Северного полушария и опустится в другой, также поднимется в одной половине Южного и опустится в другой. Причем изменения в Северном и Южном полушарии зеркальны — если уровень моря растет в западной части Северного полушария, то он будет расти и в восточной части Южного. Возникает квадрупольная симметрия, похожая на узор на пляжном мяче.

«Очень характерный узор, который не создается другими процессами на Земле», — отмечает исследователь.

В масштабах, которые мы воспринимаем, такие события остались бы незамеченными. Но на протяжении длительных геологических периодов блуждающие полюса меняют распределение суши и моря.

Анализируя древние колебания уровня моря, авторы выявили эпизоды ускорения TPW. В геологической истории нашей планеты было четыре таких периода продолжительностью до 10 миллионов лет: 20, 90, 140 и 190 миллионов лет назад.

«В масштабах человеческого опыта это движение не кажется быстрым. Оценить точную скорость мы не можем, но можем распознать события, где скорость движения полюсов превышала примерно 0,6 градуса за миллион лет», — уточняет геофизик.

Полюса блуждают и сегодня

По его словам, это быстрее, чем движется большинство тектонических плит, — и достаточно быстро, чтобы потенциально влиять на климатические системы.

Более того, выяснилось, что TPW продолжается и сегодня — хотя, возможно, и не так быстро, как в те четыре всплеска. «[Его] можно измерить спутниками — около 10 см в год, но большинство людей об этом не знают. Так что эти события совершенно незаметны в нашем повседневном опыте», — резюмирует Домейер.