Геофизики уточнили историю изменений геомагнитного поля в Южном полушарии за последние 2000 лет. Дополнив полученные ранее результаты данными анализа фрагментов древней керамики, они подтвердили, что напряженность поля почти весь этот период здесь была ниже, чем в Европе. Кроме того, с помощью моделирования ученые показали, что современная Южно-Атлантическая аномалия, возникнувшая около 1000 года в районе Индийского океана, затем сдвинулась на запад, а еще раньше, между 1 и 850 годами нашей эры, тем же путем мигрировала аналогичная аномалия. По мнению авторов исследования, отчет о котором опубликован в Proceedings of the National Academy of Sciences, полученные результаты могут говорить о существовании закономерности, действующей в масштабах от нескольких столетий до тысячелетий, однако для прогноза поведения Южно-Атлантической аномалии данных пока недостаточно.
Одна из наиболее заметных особенностей современного магнитного поля Земли ― Южно-Атлантическая аномалия, обширная зона пониженной напряженности поля, которая охватывает большую часть Южной Америки и простирается через Атлантику до юго-западной части Африканского континента. Здесь внутренний радиационный пояс Земли «проседает», что создает риски для низкоорбитальных спутников, пролетающих над этой областью. Феномен аномалии связан, как полагают, с относительным увеличением вклада недипольных составляющих главного геомагнитного поля и с существованием обратных магнитных потоков на поверхности раздела ядра и мантии (границе Гутенберга) под Южной Атлантикой. Наблюдения показывают, что в районе Южно-Атлантической аномалии за последние 160 лет произошло значительное падение напряженности, и, по-видимому, этот процесс начался несколькими веками ранее. Но чтобы вписать его в широкий геодинамический контекст, необходимы данные об изменениях поля за более длительный период.
Для пополнения этих данных специалист по палеомагнетизму Мириам Гомес-Паккард (Miriam Gómez-Paccard) из Мадридского университета Комплутенсе и ее коллеги из Аргентины, Испании, Италии и Франции исследовали керамику, обнаруженную при археологических исследованиях 14 доиспанских поселений на северо-западе Аргентины. Всего они изучили более 250 фрагментов. Помимо обломков керамических сосудов, ученые включили в анализ пробы, взятые со стенок печей для обжига, не подвергавшихся переориентации. По термоостаточной намагниченности образцов с помощью метода Телье исследователи получили серию значений палеонапряженности геомагнитного поля и рассчитали 41 среднее значение виртуального осевого дипольного момента VADM. Объединив их с полученными ранее для Южной Америки данными, ученые реконструировали картину изменений геомагнитного поля за последние две тысячи лет.
Она демонстрирует относительную стабильность в течение первых семи веков нашей эры с величинами VADM около 9 × 10²² ампер-квадратных метров. За этим периодом последовало несколько быстрых колебаний поля с пиками напряженности около 900 и 1500 годов и минимумами около 800 и 1300 годов со значениями VADM приблизительно 8 × 10²² ампер-квадратных метров. Примерно с 1700 года наблюдается четкая тенденция к ослаблению поля, по-видимому, связанная с появлением Южно-Атлантической аномалии. Дополнив полученными в последнее время данными глобальную модель SHAWQ2k, Гомес-Паккард и ее коллеги построили кривые вариаций поля в Южной Америке и Центральной Европе, а затем обобщили их для Южного и Северного полушарий. Оказалось, что значения VADM в целом были ниже в Южном полушарии на протяжении почти всего двухтысячелетнего периода. Ученые связали эту асимметрию с устойчивым северным смещением эксцентрического геомагнитного диполя. Лишь приблизительно с 1600 по 1800 годы асимметрия между полушариями не наблюдается — вероятно, в это время эксцентрический диполь испытывал южное смещение.
Кроме того, авторы исследования промоделировали эволюцию интенсивности геомагнитного поля на поверхности Земли совместно с изменениями радиальной компоненты поля на границе ядра и мантии за последние два тысячелетия. Оказалось, что зона пониженной интенсивности возникла в западной части Индийского океана около 1 года нашей эры и мигрировала на запад, достигнув Африки к 200 году, а Южной Америки ― к 500 году, и сохранялась примерно до 850 года, а затем исчезла. После 1000 года картина повторилась, и новая аномалия переместилась к своему современному положению примерно на рубеже XIX–XX веков. На поверхности Земли эти структуры дрейфуют на запад вдоль магнитного экватора и разрастаются в периоды ослабления дипольной составляющей геомагнитного поля (примерно с 400 по 800 год и с 1600 года по настоящее время). Этот повторяющийся процесс отражает поведение генерирующих поверхностные аномалии участков магнитного потока обратной полярности на границе Гутенберга.
Модель показывает, что дрейфующая отрицательная аномалия интенсивности обусловлена поочередным ростом таких потоков в направлении, противоположном смещению эксцентрического геомагнитного диполя относительно центра Земли. Это смещение, по-видимому, вызванное асимметричной кристаллизацией внутреннего ядра, происходит по сложной траектории. Гомес-Паккард и ее коллеги указывают, что для прогноза того, как поведет себя в дальнейшем Южно-Атлантическая аномалия ― исчезнет аналогично предыдущей или продолжит прогрессировать, ― необходимы дополнительные данные, особенно о том, как изменялось в прошлом направление геомагнитного поля в Южном полушарии.
Ранее N + 1 уже рассказывал об истории земного магнетизма. Мы сообщали о том, как благодаря всплеску интенсивности геомагнитного поля, происшедшему 1,1 миллиарда лет назад, ученые пришли к выводу о солидном возрасте твердого внутреннего ядра Земли.