우리의 발 아래, 지구 깊은 곳에서 액체 철은 우리 모두가 당연한 것으로 여겨지는 자기장을 생산하고 있습니다. 그러나 때때로 자기장은 극성을 뒤집거나 뒤집습니다. 한때 마그네틱 북쪽이 남쪽이되었고 그 반대도 마찬가지입니다. 이러한 반전이 일어날 때 - 그리고 그들이 왜 그렇게하는지 - 지속적인 미스터리였습니다.
그러나 우리의 새로운 연구는 지구의 자기장과 표면에서 하위 연성 맨틀로 내려 가서 섭입으로 알려진 과정을 통해 지구의 자기장과 고대 바다 바닥의 양 사이에 관계가 있음을 보여줍니다.
.이 관계는 우리에게 몇 가지 시간 동안 얼마나 많은 자기장 역전이 발생하는지에 대한 아이디어를 줄뿐만 아니라 맨틀 (지각과 핵심 사이의 지구 층)이 얼마나 빨리 움직이는지를 이해할 수 있습니다. 맨틀 운동은 궁극적으로 거의 모든 지진, 화산 및 산 사슬을 생산하는 데 책임이 있기 때문에 중요합니다. 맨틀의 뜨거운 깃털은 또한 지구의 주요 멸종에 대한 책임이있을 수 있습니다. 우리가 맨틀의 작동을 이해할 수 있다면 우리는 종에 영향을 미치는 오랜 시간 규모 지질 현상에 대한 더 나은 통찰력을 가질 수 있습니다.
표면 플레이트 용 묘지
판 구조론은 지구의“석판”(차가운 맨 맨틀과 빵 껍질이 함께 용접되는 빵 껍질)이 7 개의 큰 판과 많은 작은 판으로 나뉘어 진 과학적 이론입니다. 플레이트는 대서양 중반 균열과 같은 중부 확산 센터에서 화산에 의해 형성됩니다. 일단 표면에 서면, 새로운 석판은 퍼지는 센터에서 멀어지고 수백만 년에 걸쳐 식 힙니다. 시간이 지남에 따라 더 밀도가 높아지고 결국 석판이 안데스의 서쪽으로 발견 된 것과 같은 섭입 구역의 뜨거운 맨틀로 다시 가라 앉습니다.
이 시점에서 판은 지구 표면에서 사라집니다. 그러나 지진 학자들은 표면에서 사라진 후 최대 3 억 년 동안 맨틀에서 깊이있는“슬래브”가 맨틀에서 깊이 파악 될 수 있다고 주장합니다. 석판의 석판은 수천 킬로미터의 아래쪽으로 내려와 그 과정에서 방대한 양의 단단한 맨틀을 대체하고 훨씬 더 밀도가 높은 액체 철근 코어 바로 위에 "슬래브 묘지"를 형성했습니다. 이것은 석판의 석판이 2,890km까지 내려 오며 기본 코어에서 철 액체의 운동에 영향을 줄 수 있음을 의미합니다.
.그러나 슬래브가 코어에 영향을 줄 정도로 충분히 가라 앉는 데 걸리는 시간에 대해 강한 의견 불일치가 있습니다. 추정치는 약 50m에서 250m 사이였다.
코어의 화석 자기 활성
지구의 자기장은 수십억 년 동안 지속되어 왔지만, 극성은 여러 번 뒤집 혔습니다. 자기장은 지구의 표면에 형성되는 많은 암석에서 화석화 된 자석을 남기기 때문에, 우리는 지구의 자기장이 시간이 지남에 따라 어떻게 변한 지에 대한“고생물 성 기록”을 가지고 있습니다.
.우리는 또한 이러한 반전이 발생하는 비율이 크게 다르다는 것을 알고 있습니다. 그들은 지난 100m보다 지난 백만 년 동안 더 빠른 속도로 발생했습니다. 그리고 극성 변화의 속도가 다른 이유는 여전히 큰 미스터리입니다.
지구의 자기장은 전기 전도성 유체의 운동을 전자기 에너지로 변환하는 다이너 모 공정에 의해 액체 외부 코어에서 생성됩니다. 이 과정은 원칙적으로 와인업 토치에 사용 된 다이너 모와 유사합니다. 그래서 우리 지구의 핵심은 위에있는 냉각기 맨틀의 열을 잃는 속도에 민감합니다.
냉간 덕트 슬래브가 하부 맨틀에 도착하면 코어 냉각 속도를 높이고 액체 철의 운동 속도를 높입니다. 수치 모델에 따르면,이 추가 운동은 반전 속도도 증가해야합니다. 따라서 표면에서 더 많은 섭입이 발생할 때 자기장 반전 속도가 증가할까요? 그렇다면 슬래브가 코어에 영향을 미치기 전에 먼 길을 가라 앉아야하기 때문에 섭입과 반전 속도의 변화 사이의 시간 지연을 측정 할 것으로 예상됩니다. 우리의 연구는 점성 단단한 맨틀을 얼마나 빨리 가라 앉히는지를 측정하는 것을 목표로했습니다.
그렇게하기 위해, 우리는“덕션 플럭스”(맨틀로 들어가는 냉 슬래브 영역)와 기하학적 극성 반전 속도 (플립이 얼마나 자주 발생하는지) 둘 다에 대한 기록을 조사했습니다. 하위 섭입 플럭스 데이터는 지난 410m의 플레이트 지각학 모델에서 다루었습니다. 반전 비율 데이터는 새로운 편집에서 500m 년까지 발생했습니다. 우리는 또한 지르콘 곡물의 연령대 (서브 덕트 슬래브 위에 형성되는 화성암에 나타나는 미네랄의 유형)의 글로벌 편집을 사용했는데, 이는 또한 섭입 플럭스에 따라 달라질 수 있습니다.
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우리가 하위 섭입 플럭스, 자기 역전 속도 데이터 및 지르콘 연령 빈도를 통계 분석에 적용했을 때, 우리는 약 120m 년의 "표면에서 핵심"시간 지연과 관련된 유의 한 상관 관계를 발견했습니다. 따라서 지구의 자기장은이 석회석의 침몰 슬래브에 의해 영향을받을 가능성이 높습니다.
상관 관계는 완벽하지 않으며, 그랬더라도, 원인을 의미하는 것은 아닙니다. 여러 가지 잠재적 인 혼란 요인이 작용할 수 있기 때문입니다. 그러나 그것은 깊은 지구의 작동 방식에 대한 우리의 기대에 맞고 이전 추정의 중간 어딘가에있는 시간 지연을 제공하기 때문에 고무적인 결과입니다. 또한 지난 120m 년에 걸쳐 섭입 플럭스가 감소했기 때문에 반전 속도는 향후 120m 년 동안 감소 할 것으로 예상된다는 독특한 예측을합니다.
이제 도전은 맨틀이 실제로 얼마나 빨리 움직이는 지 알아내는 것입니다. 우리가 지진, 화산 및 산을 담당하는 고대와 깊은 과정을 이해할 수 있다면, 우리는 일상 생활에 영향을 미치는 지질 학적 현상에 대한 더 나은 통찰력을 가질 수 있습니다.
Andrew Biggin, Palaeomagnetism 교수, 리버풀 대학교 그리고 Mark Hounslow, Lancaster University의 Lancaster Environment Center, 연구원
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