Ostatnia wielka epoka lodowcowa Ziemi, znana jako zlodowacenie czwartorzędu, rozpoczęła się około 3,2 miliona lat temu. Okres ten charakteryzował się ekspansją pokryw lodowych z Antarktydy i Grenlandii, a także wahaniami pokrywy lodowej Laurentian, która objęła większość Kanady i Stanów Zjednoczonych. Odwrót tego lodowca jest odpowiedzialny za stworzenie milionów stojących zbiorników wodnych w całej Ameryce Północnej, w tym w Wielkich Jeziorach.
Chociaż przyczyny epok lodowcowych przypisywano kombinacji cykli astronomicznych, warunków atmosferycznych, prądów oceanicznych i tektoniki płyt, jak dotąd brakuje pełnego wyjaśnienia. Jednak według nowych wyników badań przeprowadzonych przez zespół geofizyków z Rice University, ostatnia epoka lodowcowa na Ziemi mogła być spowodowana przesunięciami Ziemi w stosunku do jej osi obrotu, która spowodowała błądzenie biegunów.
Badanie zostało przeprowadzone przez Daniela Woodwortha i Richarda G. Gordona - doktoranta i W.M. Keck, profesor nauk o Ziemi, środowisku i planetologii, odpowiednio na Uniwersytecie Rice, i ostatnio pojawił się w czasopiśmie Listy z badań geofizycznych. Ze względu na swoje badania, które zostały wsparte przez National Science Foundation (NSF), Woodworth i Gordon przeanalizowali dowody geofizyczne z Oceanu Spokojnego.
Obejmowały one sygnatury kopalne z głębokich osadów oceanicznych, podpis magnetyczny skorupy oceanicznej oraz pozycję „gorącego punktu” płaszcza, który stworzył Wyspy Hawajskie. Na podstawie tego zespół wywnioskował, że w ciągu ostatnich 12 milionów lat Ziemia doświadczyła „prawdziwej wędrówki polarnej” - zjawiska, w którym planeta przesunęła się względem swojej osi obrotu.
Kiedy to nastąpi, położenie biegunów północnego i południowego zmienia się (lub wędruje). W tym przypadku Grenlandia posunęła się wystarczająco daleko w kierunku bieguna północnego, aby rozpocząć ostatnią epokę lodowcową. Jak wyjaśnił Woodworth w najnowszym komunikacie z University of Rice:
„Hawajskie gorące miejsce zostało ustalone względem osi obrotu od około 48 milionów lat temu do około 12 milionów lat temu, ale zostało ustalone na szerokości geograficznej dalej na północ niż obecnie. Porównując hawajskie gorące miejsce z resztą Ziemi, możemy zobaczyć, że ta zmiana położenia została odzwierciedlona w pozostałej części Ziemi i nakłada się na ruch płyt tektonicznych. To mówi nam, że cała Ziemia poruszyła się względem osi obrotu, którą interpretujemy jako prawdziwą wędrówkę polarną. ”
Ich praca opiera się na dwóch wcześniejszych badaniach z 2017 r. Pierwsze, przeprowadzone przez Gordona i badaczy z jego własnego laboratorium, wykazało, że gorące miejsca poruszają się powoli i można je wykorzystać do zdefiniowania globalnej ramy odniesienia dla ruchów płyt. Drugi, przeprowadzony przez naukowców z Harvard University, był pierwszym, który wykazał związek między prawdziwą wędrówką polarną a nadejściem ostatniej epoki lodowcowej.
Gorące miejsca, takie jak ten znajdujący się pod Hawajami, to regiony wulkaniczne, w których pióropusze gorącej magmy unoszą się z głębokości wraz z płaszczem. W przeciwieństwie do innych form aktywności wulkanicznej, plamy te nie znajdują się na granicach płyt tektonicznych. W połączeniu z faktem, że są gorętsze niż otaczający płaszcz, gorące punkty stanowią dla naukowców coś w rodzaju anomalii.
„Traktujemy te gorące punkty jako znaczniki śledzące pióropuszy, które pochodzą z głębokiego płaszcza i używamy tego jako naszej ramy odniesienia” - powiedział Gordon. „Uważamy, że cała globalna sieć punktów dostępowych została naprawiona względem osi obrotu Ziemi przez co najmniej 36 milionów lat przed tą zmianą”.
Ponieważ Ziemia jest wirującym przedmiotem, jej siła odśrodkowa zapewnia, że jest ona „spłaszczoną sferoidą”, a nie idealną kulą - mierzącą o około 42 km (26 mil) więcej na równiku niż od bieguna do bieguna. Według Woodwortha i Gordona prawdziwa wędrówka polarna może być również tego wynikiem, gdy ta sama siła powoduje gromadzenie się w płaszczu bardzo lepkich osadów na szerokościach geograficznych od równika. Jak wyjaśnił Gordon:
„Wyobraź sobie, że masz naprawdę zimny syrop i nakładasz go na gorące naleśniki. Podczas nalewania tymczasowo masz mały stos na środku, który nie spłaszcza się natychmiast z powodu lepkości zimnego syropu. Uważamy, że gęste anomalie w płaszczu są jak ten niewielki tymczasowy stos, tylko lepkości są znacznie wyższe w dolnym płaszczu. Podobnie jak syrop, ostatecznie się odkształci, ale zajmuje to naprawdę dużo czasu. ”
Jeśli te anomalne grudki są wystarczająco masywne, mogą wyważyć planetę, powodując jej stopniowe przesuwanie się i przybliżanie nadwyżki masy do równika. Ta redystrybucja masy do nowego równika nie zmieniłaby nachylenia osi obrotu Ziemi, ale zmieniłaby punkty na powierzchni, na których pojawia się oś obrotu (inaczej bieguny).
Podczas gdy zmierzone przez nich przesunięcie wyniesie tylko około 3%, spowodowałoby to przesunięcie płaszcza Ziemi. Podczas gdy płaszcz pod tropikalnymi częściami Pacyfiku przeniósłby się na południe, Grenlandia oraz części Europy i Ameryki Północnej przeniosłyby się na północ. Przesunięcie to spowodowałoby niższe temperatury w tych ostatnich lokalizacjach, co mogłoby doprowadzić do ostatniej epoki lodowcowej.
Według Woodwortha dane hot spot z Hawajów dostarczają jednych z najlepszych dowodów na to, że prawdziwa wędrówka polarna jest odpowiedzialna za sposób, w jaki bieguny Ziemi zaczynają się poruszać 12 milionów lat temu. Podejrzewają jednak, że przeszłe przypadki wędrówki polarnej mogą być rejestrowane w magnetycznych sygnaturach skał, które są badane przez geofizyków w celu ustalenia, kiedy pole magnetyczne Ziemi przeszło w przeszłości.
Patrząc w przyszłość, Woodworth i Gordon współpracują z kolegami, aby wykorzystać ich analizę. Oprócz rozszerzenia go z 12 milionów lat temu na teraźniejszość, chcą również rozszerzyć go w przeszłość, wykraczając poza 48-milionową datę rozpoczęcia, której użyli w tym badaniu. Rezultatem tego może być bardziej precyzyjne zrozumienie, w jaki sposób historia geologiczna Ziemi, jej epoki lodowcowe i ewolucja życia są ze sobą powiązane.
