«Главный вопрос жизни и Вселенной»: инверсию магнитных полюсов 42 тысячи лет назад связали с массовым вымиранием и изменением климата

Исследователи проанализировали хронологию содержания радиоактивного углерода в годичных кольцах ископаемых новозеландских деревьев каури и установили связь между инверсией магнитных полюсов и изменениями климата 42 тысячи лет назад. Из-за ослабления магнитного поля космическое излучение значительно уменьшило концентрацию озона в атмосфере. Кроме глобальных климатических изменений это также могло нанести серьёзный ущерб многим экосистемам вплоть до вымирания отдельных видов животных и растений.

Ступени в дереве каури, Музей каури, Новая Зеландия

В 2019 году в Новой Зеландии было найдено ископаемое дерево (новозеландское каури, или Агатис южный, Agathis australis), которое росло около 40 тысяч лет назад и, предположительно, пережило локальный катаклизм, связанный с частичной инверсией (экскурсом) магнитного поля примерно в то время. Продолжительность жизни дерева составила около 1700 лет. Исследуя его годичные кольца можно реконструировать подробную хронологию этого палеомагнитного события (см. об этом отдельную статью). В частности, хронологию по годовым кольцам каури можно сопоставить с данными по глобальным климатическим изменениям, полученными другими методами. Группа планетологов на базе Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее в феврале 2021 года опубликовала статью в Science по результатам радиоуглеродного исследования нескольких ископаемых деревьев каури в связи с реконструкцией палеомагнитной истории.

Полярное сияние — результат взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Рис. 1872 года (более подробно см. по ссылке).

Магнитное поле Земли как её защитная оболочка распространяется на несколько десятков тысяч километров в космическое пространство и влияет не только на атмосферу и ближние околоземные объекты, но даже на некоторые геологические процессы на Луне (на расстоянии 350—400 тысяч километров). Считается, что на Земле оно образуется из-за движения расплавленного металла во внешнем жидком ядре — это механизм магнитного геодинамо. Этот механизм представляет собой систему со сложным поведением (хаотической динамикой). В результате положение магнитных полюсов на Земле довольно быстро изменяется, а время от времени северный и южный магнитные полюса меняются местами — происходит инверсия полюсов. Такие события происходят в среднем каждые 300—600 тысяч лет, и их можно отследить по минералам в горных породах (по изменению направления намагниченности). Подробнее о дрейфе магнитного поля Земли и проблеме инверсии полюсов можно почитать в другой статье на сайте «XX2 век». Последняя такая инверсия произошла около 800 тысяч лет назад, то есть до появления человека как вида. Но магнитная система может совершать кратковременные смены полюсов, или экскурсы, продолжительностью в сотни или тысячи лет — очень мало по геологическим меркам. Наиболее изученным экскурсом является событие Лашамп—Каргаполово — кратковременная инверсия полюсов в течение около 500 лет 41—42 тысячи лет назад. Смена полюсов может теоретически происходить по разным механизмам, и в неблагоприятном сценарии влечёт ослабление магнитного поля Земли в переходный период. Это может катастрофически повлиять на живущие в этот период биосообщества. «Событие Адамса» и распределение по возрасту находок наскальной живописи — из Science 371, 811 (2021) (Suppl. mat.). Поскольку это событие случилось на памяти человека, заманчиво увязать его хронологически с какими-либо данными палеоантропологии. Так, высказываются даже предположения, что здесь можно искать связь с вымиранием неандертальцев «примерно» в это время, а также — с расцветом пещерной наскальной живописи. Но следует понимать, что пока что способов подтвердить или опровергнуть эти предположения на основании научного метода нет и подобные утверждения всё ещё остаются в рамках публицистики (такую идею предложили и планетологи, участвующие в программе изучения деревьев каури — авторы этой статьи в Science).

Исследователи провели радиоуглеродный анализ колец окаменевшего ствола дерева каури (Agathis australis), найденного в болотах на севере Новой Зеландии. Радиоактивный изотоп углерода-14 (14C) образуется под действием космического излучения, которое прорывается сквозь защитное магнитное поле Земли и влияет на атомы газов атмосферы. В работе отслеживалось изменение содержания 14C на протяжении сорокалетних интервалов, во время которых магнитное поле могло убывать и нарастать.

Срез дерева каури для радиоуглеродного анализа с привязкой к годичным кольцам.

Удалось установить значительное увеличение содержания углерода-14 в атмосфере того времени и детализировать хронологию палеомагнитного экскурса. Согласно реконструкции, примерно 41,5 тысяч лет назад магнитное поле Земли ослабело до уровня ≈6% от современного значения. Это катастрофическое изменение должно было произойти в первой фазе события Лашамп, вероятно, как раз в период инверсии полюса. После смены полюсов напряжённость магнитного поля частично восстановилась, составляя примерно 70% от сегодняшней величины, а ещё через 500 лет вернулась к норме — экскурс магнитных полюсов завершился. Хронологическую шкалу этой частичной инверсии поля также привязали к геологическим летописям по данным в других точках мира и сопоставили с глобальными климатическими реконструкциями. В это же время Солнце переживало несколько «великих минимумов», на протяжении которых его магнитная активность была снижена.

Эти два фактора усиливали влияние космических лучей на атмосферу. В результате содержание озона в воздухе уменьшилось (озон как существенный компонент защитного слоя Земли разлагался под действием повышенных доз космического излучения). Это привело к существенным изменениям погодных условий, в частности, к высоким температурам и увеличению потока солнечного излучения, к которым живущим организмам было сложно приспособиться. Такие условия могли вызвать события частичных вымираний в тот период или способствовать им; в частности, по времени они коррелируют с известным эпизодом вымирания мегафауны Австралии.

Исследователи предложили полушутливое название для первой, самой катастрофической, фазы палеомагнитной инверсии — «событие Адамса». Название выбрано в честь писателя-фантаста Дугласа Адамса и отсылает к его знаменитому мему «42» — «ответу на главный вопрос Жизни, Вселенной и всего на свете» из «Путеводителя автостопщика по Галактике». 42 — потому что событие как раз произошло около 42 тысяч лет назад и предположительно вызвало серьёзные изменения в экосистеме Земли, а возможно, и в человеческой истории. Но насколько приживётся этот термин и вся предложенная схема климатической палеореконструкции — мы узнаем по прошествии некоторого времени.

«Палеопокалипсис!» — анимационный научно-популярный ролик от UNSW.

Источник: 22century.ru

Добавить комментарий