Ægte polarvandring kan have forårsaget istid

Jordens seneste istid kan være forårsaget af ændringer dybt inde i planeten. Baseret på beviser fra Stillehavet, herunder Hawaii-øernes position, Rice University geofysikere har fastslået, at Jorden har forskudt sig i forhold til dens spinakse inden for de sidste 12 millioner år, hvilket fik Grønland til at bevæge sig langt nok mod nordpolen til at sætte gang i istiden, der begyndte for omkring 3,2 millioner år siden.

Deres undersøgelse i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve er baseret på en analyse af fossile signaturer fra dybe havsedimenter, den magnetiske signatur af oceanisk skorpe og positionen af ​​kappen "hot spot", der skabte Hawaii-øerne. Medforfatterne Richard Gordon og Daniel Woodworth sagde, at beviserne tyder på, at Jorden drejede stabilt i millioner af år, før den skiftede i forhold til sin spinakse, en effekt geofysikere omtaler som "ægte polarvandring."

"Det hawaiianske hotspot blev rettet, i forhold til spinaksen, fra omkring 48 millioner år siden til omkring 12 millioner år siden, men det var fastgjort på en breddegrad længere mod nord, end vi finder det i dag, " sagde Woodworth, en kandidatstuderende i Rice's Department of Earth, Miljø- og planetvidenskab. "Ved at sammenligne det hawaiianske hotspot med resten af ​​jorden, vi kan se, at dette skift i placering blev reflekteret i resten af ​​Jorden og er overlejret bevægelsen af ​​tektoniske plader. Det fortæller os, at hele Jorden bevægede sig, i forhold til spinaksen, som vi fortolker som sand polarvandring."

Efter volumen, Jorden er for det meste kappe, et tykt lag af fast sten, der flyder under intenst tryk og varme. Kappen er dækket af et sammenlåsende puslespil af stenede tektoniske plader, der rider ovenpå den, støder og glider mod hinanden ved seismisk aktive grænser. Hot spots, som den under Hawaii, er faner af varm fast sten, der stiger op fra dybt inde i kappen.

Gordon, W.M. Keck professor i jorden, Miljø- og planetvidenskab, sagde, at de nye resultater bygger på to undersøgelser fra 2017:et fra hans laboratorium, der viste, hvordan man bruger hot spots som en global referenceramme til at spore bevægelsen af ​​tektoniske plader og en anden fra Harvard University, der først bandt ægte polarvandring til begyndelsen af istid.

"Vi tager disse hot spots som markerede sporere af faner, der kommer fra den dybe kappe, og vi bruger det som vores referenceramme, " sagde han. "Vi tror, ​​at hele det globale netværk af hotspots var løst, i forhold til jordens spinakse, i mindst 36 millioner år før dette skift."

Som enhver roterende genstand, Jorden er udsat for centrifugalkraft, som trækker i planetens flydende indre. Ved ækvator, hvor denne kraft er stærkest, Jorden er mere end 26 miles større i diameter end ved polerne. Gordon sagde, at sand polarvandring kan forekomme, når den er tæt, meget tyktflydende bump af kappe opbygges på breddegrader væk fra ækvator.

"Forestil dig, at du virkelig har, rigtig kold sirup, og du putter det på varme pandekager, " sagde Gordon. "Mens du hælder det op, du har midlertidigt en lille bunke i midten, hvor det ikke øjeblikkeligt flader ud på grund af viskositeten af ​​den kolde sirup. Vi tror, ​​at de tætte anomalier i kappen er som den lille midlertidige bunke, kun viskositeterne er meget højere i den nederste kappe. Ligesom sirup, det vil til sidst deformeres, men det kræver virkelig, virkelig lang tid at gøre det."

Hvis kappeanomalierne er massive nok, de kan ubalancere planeten, og ækvator vil gradvist forskydes for at bringe den overskydende masse tættere på ækvator. Planeten snurrer stadig en gang hver 24. time, og ægte polarvandring påvirker ikke hældningen af ​​Jordens spinakse i forhold til solen. Omfordelingen af ​​masse til en ny ækvator ændrer Jordens poler, de punkter på planetens overflade, hvor spinaksen kommer frem.

Woodworth sagde, at hot spot-dataene fra Hawaii giver nogle af de bedste beviser på, at ægte polarvandring var det, der fik Jordens poler til at bevæge sig for 12 millioner år siden. Ø-kæder som hawaiierne dannes, når en tektonisk plade bevæger sig hen over et hot spot.

"Ægte polarvandring bør ikke skifte hotspot-spor, fordi hotspot-sporet er registreringen af ​​pladens bevægelse i forhold til hotspot-punktet, " sagde Woodworth.

Gordon sagde, "Det var kun omkring et skift på 3 grader, men det havde den virkning at tage kappen under det tropiske Stillehav og flytte den mod syd, og på samme tid, det var ved at flytte Grønland og dele af Europa og Nordamerika mod nord. Det kan have udløst det, vi kalder istiden."

Jorden er stadig i en istid, der begyndte for omkring 3,2 millioner år siden. Jordens poler har været dækket af is gennem tiden, og tykke iskapper vokser og trækker sig periodisk tilbage fra polerne i cyklusser, der har fundet sted mere end 100 gange. Under disse glaciale cyklusser, is har strakt sig så langt sydpå som New York og Yellowstone National Park. Jorden er i dag i en mellemistid, hvor isen har trukket sig tilbage mod polerne.

Gordon sagde, at sand polarvandring ikke blot er en ændring i placeringen af ​​Jordens magnetiske poler. Mens planeten drejer, dens jernkerne producerer et magnetfelt med "nord" og "syd" poler nær spinaksen. Polariteten af ​​dette felt vender flere gange hver million år, og disse ændringer i polaritet er registreret i de magnetiske signaturer af klipper verden over. Den palæomagnetiske rekord, som ofte bruges til at studere bevægelsen af ​​tektoniske plader over Jordens overflade, indeholder mange tilfælde af "tilsyneladende polarvandring, " som sporer bevægelsen af ​​spin-aksen og som inkluderer effekterne af både pladebevægelse og ægte polarvandring, sagde Gordon.

Han sagde, at Jordens kappe er i konstant forandring, da nyt materiale konstant cykler ind og ud fra tektoniske plader. Nedtrækningen og genanvendelsen af ​​plader via subduktion giver en mulig forklaring på de meget viskøse kappeanomalier, der sandsynligvis forårsager ægte polarvandring.

"I klassen, Jeg demonstrerer dette ofte med blyfiskevægte og tænger, " sagde Gordon. "Det er let at deformere ledningen med tangen, og det er ikke skørt. Den revner ikke eller flyver fra hinanden, når den svigter. Det er en ret god analogi for kappeflow, fordi det er den måde, silikatsten deformeres under intens varme og tryk."

Han og Woodworth arbejder sammen med kolleger for at udvide deres analyse, både fra 12 millioner år siden til nutiden såvel som længere ind i fortiden end den 48 millioner år lange startdato i den nyligt offentliggjorte undersøgelse.