Ny indsigt i jordskorpen, kappe og ydre kerne interaktioner

En ny undersøgelse fra University of Liverpool, i samarbejde med universiteterne i Lancaster og Oslo, kaster lys over et langvarigt spørgsmål, der har undret jordforskere.

Ved at bruge tidligere utilgængelige data, forskere ved universitetet bekræfter en sammenhæng mellem bevægelsen af ​​pladetektonik på jordens overflade, strømmen af ​​kappe over Jordens kerne og hastigheden af ​​reversering af Jordens magnetfelt, som længe har været hypotese.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Tectonophysics, de antyder, at det tager omkring 120-130 millioner år for plader af gammel havbund at synke (subducere) fra Jordens overflade til en tilstrækkelig dybde i kappen, hvor de kan afkøle kernen, hvilket igen får det flydende jern i Jordens ydre kerne til at flyde kraftigere og producere flere reverseringer af Jordens magnetfelt.

Denne undersøgelse er den første til at demonstrere denne sammenhæng ved hjælp af registreringer og proxyer af globale subduktionshastigheder fra forskellige kilder, herunder en kontinuerlig global pladerekonstruktionsmodel udviklet ved University of Sydney. Disse optegnelser blev sammenlignet med en ny samling af magnetfeltvendinger, hvis forekomst er låst ind i vulkanske og sedimentære bjergarter.

Liverpool paleomagnetist, Professor Andy Biggin, sagde:"Indtil for nylig havde vi ikke gode nok registreringer af, hvor meget globale subduktionshastigheder havde ændret sig i løbet af de sidste par hundrede millioner af år, og så vi havde intet at sammenligne med de magnetiske optegnelser.

"Da vi var i stand til at sammenligne dem, vi fandt ud af, at de to registreringer af subduktion og magnetisk vendingshastighed ser ud til at være korreleret efter at have tilladt en tidsforsinkelse på 120-130 millioner år for havbundens plader at gå fra overfladen til en tilstrækkelig dybde i kappen, hvor de kan afkøle kernen.

"Vi ved ikke med sikkerhed, at sammenhængen er kausal, men det ser ud til at passe med vores forståelse af, hvordan skorpen, kappe og kerne skulle alle interagere, og denne værdi på 120-130 millioner kunne give en virkelig nyttig observationsbegrænsning på, hvor hurtigt plader af gammel havbund kan falde gennem kappen og påvirke strømme i den og i den underliggende kerne."

Det magnetiske felt genereres dybt inde i Jorden i en flydende ydre kerne af jern og andre elementer, der skaber elektriske strømme, som igen producerer magnetiske felter.

Kernen er omgivet af en næsten 3, 000 km tyk kappe, som selv om den er lavet af fast klippe, flyder meget langsomt (mm pr. år). Kappen producerer konvektionsstrømme, som er stærkt forbundet med bevægelse af de tektoniske plader, men som også påvirker kernen ved at variere mængden af ​​varme, der overføres over kerne-kappe-grænsen.

Jordens magnetfelt vender af og til sin polaritet, og den gennemsnitlige tid mellem sådanne vendinger har ændret sig dramatisk gennem Jordens historie. For eksempel, i dag forekommer sådanne magnetiske vendinger i gennemsnit fire gange pr. million år, men for hundrede millioner år siden, feltet forblev i det væsentlige i den samme polaritet i næsten 40 millioner år.

Professor Biggin leder universitetets Determining Earth Evolution from Palaeomagnetism (DEEP) forskningsgruppe, som samler forskningsekspertise på tværs af geofysik og geologi for at udvikle palæomagnetisme som et værktøj til at forstå dybe jordprocesser, der forekommer på tværs af tidsskalaer på millioner til milliarder af år.

Artiklen "Subduktionsflux modulerer den geomagnetiske polaritetsreverseringshastighed" er udgivet i Tektonfysik .