Predstava, že geografické póly Zeme sú pevne ukotvené, patrí medzi najstaršie a najtrvácnejšie skratky vo vedomí ľudstva. Až moderná geológia postupne ukázala, že táto istota má svoje hranice. Nový výskum teraz naznačuje, že počas druhohôr a treťohôr sa zemská kôra a plášť posúvali voči rotačnej osi planéty rýchlejšie, než sa doteraz predpokladalo. Tento jav sa označuje ako skutočný polárny pohyb (true polar wander). Vedci z Centra pre planetárnu habitabilitu Univerzity v Osle pod vedením Mathewa Domeiera dospeli k tomuto záveru na základe analýzy zmien morskej hladiny v geologickom zázname. Výsledky publikovali 1. októbra v časopise Science.
Earth's poles shifted surprisingly fast during the age of dinosaurs, ancient sea levels reveal.
Skutočný polárny pohyb nie je to isté ako zmena rotačnej osi Zeme. Zem sa dnes otáča pod uhlom 23,4 stupňa voči rovine svojej obežnej dráhy okolo Slnka. Tento uhol sa môže periodicky meniť v priebehu desiatok tisíc rokov v dôsledku Milankovičových cyklov, ktoré súvisia s gravitačným pôsobením Slnka a planét. Pri skutočnom polárnom pohybe sa však uhol rotačnej osi voči obežnej rovine nemení. Namiesto toho sa zemská kôra a plášť posúvajú voči tejto rotačnej osi.
Dôvod spočíva v tom, že Zem nie je dokonalá guľa. Rotácia spôsobuje, že rovník sa vydúva a póly sa mierne splošťujú. Preto má Zem viacero osí zotrvačnosti a najväčšia z nich je zarovnaná s rotačnou osou. Aby rotácia nebola chaotická, tieto osi musia byť vyvážené. Tektonika platní a Milankovičove cykly však môžu toto rozloženie hmoty narušiť – napríklad tak, že sa väčšia časť kontinentálnej kôry nahromadí na jednej pologuli. Aby sa rovnováha obnovila, kôra a plášť sa musia oddeliť od jadra planéty, ktoré zostáva zarovnané s rotačnou osou. Ak je na jednej pologuli viac kontinentálnej kôry, kôra a plášť sa môžu voči rotačnej osi a jadru pootočiť tak, aby sa hmotnosť vyrovnala. Geografické umiestnenie pólov sa tým mení – odtiaľ názov skutočný polárny pohyb.
Dnes tento jav prebieha rýchlosťou približne 10 centimetrov za rok. Zistiť, kedy a ako rýchlo sa odohrával v minulosti, je však náročné. Tektonika platní totiž môže jeho signál prekryť alebo dokonca napodobniť. Predchádzajúce štúdie sa spoliehali na paleomagnetizmus, teda na štúdium zvyškových magnetických stôp v starých horninách. Orientácia týchto stôp závisí od toho, kde sa hornina nachádzala voči magnetickému poľu Zeme. Metóda však nie je dostatočne presná a vedci na jej základe dospeli k výrazne odlišným záverom. Napriek tomu sa na jej základe usudzovalo, že skutočný polárny pohyb bol v dávnej minulosti zanedbateľný alebo pomalý.
Nové výsledky to vyvracajú. Domeierov tím prechádzal geologický záznam a sledoval, ako sa morská hladina menila v priebehu miliónov rokov. Skutočný polárny pohyb by mal vyvolať rozpoznateľný vzorec v zmenách morskej hladiny, pretože oceány reagujú na zmeny v rozložení hmoty planéty. Zmeny hladiny by mali byť rovnaké, ale opačné medzi pologuľami – vzostup hladiny na jednej strane jednej pologule by mal byť vyvážený vzostupom na druhej strane protiľahlej pologule. Vzniká takzvaný kvadrupólový efekt. Pomocou štatistického modelovania máp zmien morskej hladiny v intervaloch po 10 miliónov rokov tím identifikoval štyri obdobia skutočného polárneho pohybu: v rannej jure pred 190–200 miliónmi rokov, v neskorej jure až rannej kriede pred 140–150 miliónmi rokov, počas strednej kriedy pred 90–100 miliónmi rokov a od oligocénu pred 30 miliónmi rokov do miocénu pred 20 miliónmi rokov.
Výsledky ukazujú, že na rozdiel od zaužívaného názoru sa skutočný polárny pohyb môže odohrávať v nárazových epizódach, ktoré sú na geologické pomery pomerne rýchle. Počas týchto epizód sa zemský povrch posúval voči rotačnej osi až o 0,6 stupňa za milión rokov. Pre človeka je to nepredstaviteľne pomalé, no v geologickom meradle je to rýchlejšie než pohyb tektonických platní. Tím tiež dokázal vylúčiť predpokladaný prípad skutočného polárneho pohybu približne pred 300 miliónmi rokov, keď sa posledný veľký superkontinent Pangea presúval na sever. Ukázalo sa, že pohyb Pangey bol úplne spôsobený tektonikou platní.
storočí prevládal názor, že kontinenty a póly sú na Zemi pevne fixované. Alfred Wegener na začiatku 20. storočia prišiel s teóriou kontinentálneho driftu, ktorá sa však ujala až o niekoľko desaťročí neskôr v podobe tektoniky platní. Myšlienka, že sa celá zemská kôra a plášť môžu otáčať voči rotačnej osi, je ešte mladšia. Získala si pozornosť až v druhej polovici 20. storočia, keď vedci začali chápať, že Zem nie je dokonale tuhé teleso. Skutočný polárny pohyb sa tak stal predmetom výskumu, ktorý spája geofyziku, paleontológiu a klimatológiu. Tento výskum je pokračovaním snáh spochybňovať zdanlivo nemenné vlastnosti planéty.
Ako skutočný polárny pohyb funguje
Zem je sploštená guľa, a preto má tri hlavné osi zotrvačnosti.
Najväčšia z nich je zvyčajne zarovnaná s osou rotácie. Ak sa však hmota v plášti a kôre prerozdelí, napríklad pohybom kontinentov, môže sa najväčšia os zotrvačnosti vychýliť. Rotácia Zeme potom pôsobí silou, ktorá sa snaží dostať túto os späť do rovnováhy. Výsledkom je, že sa kôra a plášť pootočia voči rotačnej osi a jadru. Tento mechanizmus je dnes pomalý – rádovo centimetre za rok – no v minulosti mohol prebiehať v nárazoch, keď sa nahromadená nerovnováha náhle uvoľnila. Kľúčové je, že nejde o zmenu sklonu osi voči obežnej dráhe, ale o zmenu polohy pevnej časti planéty voči tejto osi.
Prečo to spochybňuje staré merania
Doterajšie odhady skutočného polárneho pohybu vychádzali najmä z paleomagnetizmu.
Ten sleduje orientáciu magnetických minerálov v horninách, ktorá sa zachytila v čase ich vzniku. Ak sa hornina neskôr pootočila voči magnetickému poľu, zmení sa aj zdanlivá orientácia jej magnetizácie. Problém je, že tektonika platní môže horniny pohybovať nezávisle od skutočného polárneho pohybu, a tak signál skresliť. Paleomagnetické dáta preto viedli k rozporuplným záverom. Nová štúdia prichádza s nezávislým zdrojom informácií – so vzorcami zmien morskej hladiny, ktoré by mali byť citlivé práve na zmeny rozloženia hmoty planéty.
Čo znamenajú zmeny hladiny pre klímu a život
Keď sa póly posúvajú, menia sa aj zemepisné šírky jednotlivých oblastí.
Earth's poles shifted surprisingly fast during the age of dinosaurs, ancient sea levels reveal.
Regióny, ktoré sa nachádzali pri póloch, sa môžu dostať do nižších šírok a naopak. To ovplyvňuje atmosférickú cirkuláciu a tým aj klímu na celom svete. Zmeny klímy potom pôsobia na životné prostredie, v ktorom sa vyvíjal život od éry dinosaurov až po našich najstarších primátov. Hoci štúdia nešpecifikuje konkrétne biologické dôsledky, práve prepojenie medzi pohybom pólov, klímou a evolúciou je dôvod, prečo je výskum skutočného polárneho pohybu dôležitý aj pre pochopenie histórie života na Zemi.
Ako sa tieto epizódy dajú rozpoznať
Domeierov tím vychádzal z predpokladu, že skutočný polárny pohyb zanecháva v morskom prostredí špecifickú stopu. Keď sa hmota planéty prerozdeľuje, oceánske dno sa pružne prehýba a hladina mora sa mení. Pretože ide o globálny jav, zmeny by mali byť navzájom prepojené medzi pologuľami – vzostup na jednej strane protiľahlej dvojice by mal mať odozvu na strane druhej. Tento kvadrupólový vzorec sa vedci pokúsili nájsť v mapách zmien morskej hladiny počas 10-miliónových intervalov. Štatistické modelovanie im umožnilo oddeliť tento signál od šumu a identifikovať štyri obdobia, keď sa póly pohybovali výrazne rýchlejšie.
Význam pre vedu a spoločnosť
Nové zistenia menia pohľad na dynamiku Zeme. Ak sa póly mohli posúvať rýchlosťou až 0,6 stupňa za milión rokov, znamená to, že naše chápanie klímy a evolúcie musí počítať s tým, že geografické podmienky sa v minulosti menili aj bez zmeny sklonu rotačnej osi. Pre vedu je to výzva prepísať učebnice a preveriť staršie modely. Pre spoločnosť je to pripomienka, že Zem je dynamický systém, v ktorom sa aj to, čo považujeme za pevné, môže v dlhých časových meradlách meniť. Výskum tiež ukazuje, že kombinácia rôznych metód – paleomagnetizmu, sedimentológie a štatistiky – môže viesť k presnejším záverom než spoliehanie sa na jediný zdroj dôkazov.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívne
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
