Amikor kibillent a Föld forgástengelye

Új eredmények szerint a Föld forgástengelyének térbeli helyzete sokkal nagyobb mértékben változott a múltban, mint azt eddig gondolták. Ez jelentősen átalakíthatja a bolygónkról alkotott képünket.

A Föld földrajzi pólusának (azaz a forgástengely földfelszíni döféspontjának) mozgását általában két összetevőre bontják. Egyikük a pólusingadozás, amelynek keretében a forgástengely körbejárja a Föld tehetetlenségi tengelyét, azaz "billeg" körülötte (a folyamat egy búgócsiga mozgására emlékeztet). A forgástengely térbeli helyzetében így előálló eltéréseket az ún. nutáció jelenségkörébe sorolják. Ennek keretében a pólus földfelszíni helyzete egy szabálytalan, spirális alakú vonal mentén mozog.

A pólus mozgásainak másik csoportja a pólusvándorlás, amelynek keretében a fentiek szerint ingadozó pólus átlagos pozíciója kb. 10-20 cm/év sebességgel folyamatosan módosul. A pólusvándorlás a Föld tömegeloszlásának változásaitól áll elő - és mértéke az új kutatások fényében sokkal nagyobb lehet a korábban feltételezettnél.

Adam Maloof (Princeton University) és kollégái a norvég Spitzbergák területén talált 800 millió éves üledékekben lévő egykori mágneses nyomokat vizsgálták, amelyekkel a földrajzi pólus múltbéli mozgása is durván közelíthető. A földrajzi pólusnak az így rekonstruált egykori helyzetét sehogy nem tudták összeegyeztetni a korábbi elképzelésekkel és a többi kontinens pozíciójával. Elképzelhető, hogy bolygónk forgástengelye ebben az időszakban erősen elmozdult magához a Föld anyagához képest.

Az ilyen extrém pólusvándorlás gondolata még a XIX. században merült fel, de aztán a globális lemeztektonika elméletének előretörése visszaszorította, és ezért kisebb figyelmet szenteltek neki. A jelenség elméletileg akkor állhat elő, ha bolygónkon egy nagy tömegkoncentráció jelentkezik az Egyenlítőtől távol, amely tehetetlenségénél fogva megpróbál a forgó Földön az Egyenlítőhöz közel kerülni. Elképzelhető, hogy ez az egész kőzetburok elfordulásával jár. Inhomogén tömegeloszlást például a kontinensek helyzete, a mélységi köpenyáramlások vagy hatalmas magmabenyomulások és ezekkel kapcsolatos változások hozhatnak létre. A feltételezett folyamat nyomán a Földnek a térben közel fix helyzetű forgástengelyéhez képest az egész földgolyó, avagy az egész kőzetburok fordul el.

A fent említett vizsgálatok alapján elképzelhető, hogy erre került sor kb. 800 millió éve. Hasonló folyamatot más égitesteknél is feltételeznek. Az Europa Jupiter-hold jégkérge például gyakran elfordulhat a kőzetbelsőn, amihez a kettő közötti folyékony óceán mintegy "kenőanyagként" szolgál. Hasonló folyamat révén kerülhetett az Enceladus nevű Szaturnusz-hold vulkanikusan aktív területe a déli pólus vidékére. A Földhöz inkább hasonlító Marsnál is elképzelhető ilyen folyamat. Ha a hatalmas vulkanikus Tharsis-hátság nem a mai helyén született, akkor feltehetőleg csak később jutott jelenlegi, egyenlítőhöz közeli helyzetébe, az egész kőzetburok elfordulásával.

A globális lemeztektonika megszületése után sokan úgy gondolták, hogy alapvetően új teória már nem várható a Föld, mint bolygó fejlődéséről és viselkedéséről alkotott nézeteinkben. Ehhez képest az új geodinamikai elgondolások alapján a köpenyben is jelentős inhomogenitások vannak, és a kőzetburok folyamatai az asztenoszféránál is mélyebbre hatnak. Ha pedig beigazolódik a fenti feltételezés, amely szerint bolygónk forgástengelye a szilárd burkolatához képest jelentősen elfordulhatott a múltban, az ismét erősen átalakítaná a Földről alkotott képet.

Két példa az égitestek külső burkolatának feltételezett elfordulásával kapcsolatban. Balra repedésekkel teli vidék az Europa felszínén, jobbra néhány tűzhányó a Mars Tharsis-hátságán, fehéres cirruszfelhőkkel borítva (NASA, JPL)

Bolygónk pályaelem-változásai az éghajlat módosulásán keresztül az élővilágra is erős hatással lehetnek - azonban eddig nem sikerült a kettő között egyértelmű kapcsolatot találni. Jan van Dam (Utrecht University) és kollégái rágcsálók fogmaradványai alapján kerestek kihalási időszakokat a 24,5 milliótól 2,5 millió évvel ezelőttig terjedő időszakban. A Spanyolország területén fellelt fosszíliák megfigyelése alapján elképzelhető, hogy kétféle periódus szerint is jelentkeztek kihalások. Ezek során a kritikus időszakok alatt átlagosan 30%-kal lecsökkent a rágcsálók állománya. A két kérdéses ciklus periódusa közel egymillió, illetve 2,4-2,5 millió év körüli. Ezek a ciklusok közelállnak a Milankovic-féle ciklusok két jellemző periódusidejéhez, amelyek az éghajlatváltozásokat részben kiváltó pályaelem-ingadozásoktól állnak elő.

Kereszturi Ákos