ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΠΟΥ ΚΙΝΟΥΝ ΤΙΣ ΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ ΠΛΑΚΕΣ-DRIVING FORCES

Το ερώτημα τι είναι αυτό που ωθεί τις τεκτονικές πλάκες να κινηθούν θεωρείται ως ένα από τα πιο σημαντικά επιστημονικά ζητήματα που ακόμα δεν έχει λυθεί( Maddox, 1998).

Ας εξετάσουμε λοιπόν ποιες είναι οι δυνάμεις που ασκούνται σε αυτές και που είναι υπεύθυνες για την κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών και να μπορούμε να μιλάμε για θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών.

              1.    RIDGE PUSH

Η δύναμη προέρχεται από μία κατανεμημένη  πίεση (μια δύναμη σώματος) που δρα σε  ολόκληρη την πλάκα κανονικά για να δημιουργηθεί μεσοωκεάνια ράχη. Προκύπτει από την ισοστατική βύθιση της ωκεάνιας λιθόσφαιρας μακριά από τη ράχη μέσα στον ωκεανό καθώς ψύχεται και πυκνώνει (Wilson, 1993).

            2. SLAB PULL

Η δύναμη προέρχεται από την αρνητική πλευστότητα της υποβυθιζόμενης ωκεάνιας λιθόσφαιρας και είναι ανάλογη με την υπέρβαρη μαζα της ψυχρής πλάκας σε σχέση με τη μάζα του θερμότερου μανδύα (Spence, 1987).

         3.  COLLISIONAL FORCES

Οι δυνάμεις αυτές είναι υπεύθυνες για την παρεμπόδιση της κίνησης των πλακών και δρουν κατά μήκος των ορίων. Είναι αποτέλεσμα τριβής των συγκρουόμενων πλακών, λαμβάνει χώρα συσσώρευση ενέργειας τριβής, άρα το αποτέλεσμα είναι σεισμοί και παραμόρφωση του φλοιού.

       
           4.   BASAL SHEAR TRACTION

 

  

 Θεωρείται ως μία ανυψωτική πίεση ή αποσυμπιέση  στην άνω επιφάνεια της πλάκας που βυθίζεται και προκαλείται από μια ασθενοσφαιρική γωνιακή ροή η οποία προκύπτει από την κίνηση της πλάκας που καταβυθίζεται.
 

Αυτή η δύναμη εξισορροπείται από την αρνητική πλευστότητα  της υποβυθιζόμενης λιθοσφαιρικής πλάκας. Η ισορροπία των δύο αυτών δυνάμεων πιστεύεται ότι διατηρεί την πλάκα σε μια πεπερασμένη γωνία καθόδου (Stevenson και Turner, 1977).

Έτσι με βάση τις δυνάμεις που κινούν τις λιθοσφαιρικές πλάκες μπορούμε να δούμε ένα παράδειγμα απο την πριοχή της Αυστραλίας και της Ινδίας σχετικά με το πως κινήθηκαν οι πλάκες στην περιοχή όπως αυτό φαίνεται απο την ηλικία του φλοιού.

Με κόκκινο ο νεότερος φλοιός. και στις 3 εικόνες φαίνεται ακριβώς πως κινήθηκαν οι πλάκες στην περιοχή, που καταστράφηκε φλοιός χωρίς να σχηματιστεί ξανά και που σχηματίστηκε νέος.

Κατανομή των τάσεων στην ίδια περιοχή

 

Παγκόσμιες ταχυτητες κίνησης λιθοσφαιρικών πλακών. Το μήκος του βέλους είναι ανάλογο της ταχύτητας

ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ

Η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών αποτέλεσε σημαντικό σκαλοπάτι για την κατανόηση της "ζωής" της Γης.
Λιθοσφαιρικές πλάκες είναι γιγαντιαία επιφανειακά τεμάχη της στερεάς Γης τα οποία αποτελούν μέρος της λιθόσφαιρας της και βρίσκονται πάνω στην ασθενόσφαιρα, γι αυτό και η κίνησή τους.

Ήδη από το 1620 είχε παρατηρηθεί η ομοιότητα των ακτών Νότιας Αμερκής και Αφρικής από τον F. Bacon.

Πριν φτάσουμε στη θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών, προκειμένου αυτή να γίνει κατανοητή πρέπει να γίνει αναφορά στα τρία παγκόσμια συστήματα διάρρηξης:

1. Το ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης
2. Το ωκεάνιο σύστημα διάρρηξης (σύστημα μεσωκεάνιων ραχών)
3. Οι θερμές κηλίδες

Παγκόσμιο σύστημα διάρρηξης

Σε προηγούμενη ανάρτηση για τη δομή του εσωτερικού της Γης, έγινε γνωστό ότι στο βάθος 80 km- 220 km υπάρχει η ασθενόσφαιρα η οποία έχει τεράστια γεωδυναμική σημασία καθώς εξηγεί τη δυνατότητα κίνησης της δύσκαμπτης λιθόσφαιρας πάνω στο εύκαμπτο στρώμα της ασθενόσφαιρας. Είναι το στρώμα που διευκολύνει το ταξίδι των λιθοσφαιρικών πλακών ώστε να μιλάμε πλέον για κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών.

Για να μιλάμε για τρία παγκόσμια συστήματα διάρρηξης πρέπει να γίνει γνωστό τι είναι αυτό που προκαλεί σπάσιμο της λιθόσφαιρας και κίνηση των πλακών προς διαφορετικές κατευθύνσεις οι οποίες φαίνονται στη συνέχεια.

το παγκόσμιο σύστημα διάρρηξης και οι τύποι των ρηγμάτων

τα ρεύματα μεταφοράς του μανδύα υπεύθυνα για τις κινήσεις των πλακών

Έτσι τα ρεύματα μεταφοράς του μανδύα που οφείλονται στις διαφορές θερμοκρασίας, όπως συμβαίνει και με την ανακύκλωση του θερμού/κρύου αέρα, κατά την άνοδο τους στο φλοιό θα αποδυναμώσουν και θα σπάσουν τη λιθόσφαιρα σε αυτό το σημείο σχηματίζοντας το σύστημα των μεσωκεάνιων ραχών. Η ίδια κίνηση οδηγεί τις πλάκες αντίθετης κατεύθυνσης στην καταστροφή τους στις ζώνες υποβύθισης, όπου σε μεγάλο βάθος θα λιώσουν και θα ανακυκλωθούν.

Η Ισλανδία είναι από τα πιο γνωστά παραδείγματα τι ακριβώς συμβαίνει στις μεσωκεάνιες ράχες.
Η Γη χωρίζεται στα δύο!! Είναι η φράση που χαρακτηρίζει τέλεια το φαινόμενο αυτό και φαίνεται τέλεια στην Ισλανδία!

Εύκολα μπορούμε να κατανοήσουμε ότι νέος φλοιός γεννιέται σ' αυτές και όσο απομακρύνεται από αυτές και πλησιάζει στα περιθώρια καταστροφής του παλαιώνει.

με κόκκινο ο νεώτερης ηλικίας φλοίς

Στις ζώνες υποβύθισης, η κατάσταση είναι λίγο πιο πολύπλοκη.

υποβύθιση ωκεάνιας λιθόσφαιρας κάτω από ωκεάνια

Το παραπάνω σχήμα περιγράφει τέλεια την προηγούμενη κατάσταση του ελληνικού χώρου, όπου συνέβαινε ακριβώς το ίδιο με το σχηματισμό του νησιωτικού τόξου (ενεργά ηφαίστεια του ελληνικού χώρου, πχ Σαντορίνη) και την Κρήτη στη θέση Fore-arc ridge. Τα τελευταία χρόνια έχει υποβυθιστεί πλήρως ο ωκεάνιος φλοιός της Αφρικανικής πλάκας και πλέον βυθίζεται ηπειρωτικός.


Άλλη περίπτωση είναι η υποβύθιση ωκεάνιας κάτω από ηπειρωτική, όπως συμβαίνει στις Άνδεις. Το αποτέλεσμα τότε είναι η δημιουργία οροσειρών.

στην περιοχή των Ιμαλαίων η ινδική ηπειρωτική πλάκα βυθίζεται κάτω από την Ευρασιατική.

'Εχοντας κατανοήσει τις κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών, ας δούμε την εξέλιξη τους στο χρονο.

 Σε όλη τη διάρκεια του Γεωλογικού χρόνου οι πλάκες ταξίδευαν και από την Πανγαία, την ενωμένη ήπειρο έφτασαν στη σημερινή εποχή και η οποία εικόνα φυσικά και αλλάζει σιγά σιγά στην κλίματα του γεωλογικού χρόνου.

Ένα εντυπωσιακό στοιχείο που επιβεβαιώνει την ύπαρξη της Πανγαίας, εκτός την ομοιότητα των ορίων κάποιων ηπείρων, είναι η εξάπλωση συγκεκριμένων φυτών και ζώων την εποχή εκείνη, όπως επιβεβαιώθηκε από απολιθώματα.

η Παλαιοντολογία σύμμαχος της Γεωφυσικής

η κατανομή των παγετώνων επιβεβαιώνει την ίδια θεωρία!

Τα Hot Spots ή αλλιώς θερμές κηλίδες είναι τα πλέον εμφανή δείγματα της κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών. Μάγμα ανεβαίνει στην επιφάνεια δημιουργώντας ηφαίστειο και ηφαιστειακό νησί στη συνέχεια. Καθώς κινείται η πλάκα, θα σταματήσει η τροφοδοσία στη θέση αυτή και το μάγμα θα ανεβαίνει σε νέα διπλανή θέση. Η συνεχής κίνηση της πλάκας θα δημιουργήσει τελικά μία αλυσίδα ηφαιστειακών νησιών με ένα ενεργό ηφαίστειο κάθε φορά και ανενεργά τα άλλα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα η Χαβάη!

Η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών έγινε γνωστή περίπου το 1960 ύστερα από πολλές μελέτες και έμελλε να αποτελέσει τη βάση της ραγδαίας ανάπτυξης της επιστήμης της Γεωφυσικής. Πλέον με τη βοήθεια της έγιναν κατανοητά πολλά γεγονότα που συνέβησαν στη Γη κατα τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου και που συνεχίζουν και σήμερα!

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ

Η γνώση της δομής και της σύστασης του εσωτερικού της Γης αποτελεί το πιο σημαντικό εργαλείο για την κατανόηση φαινομένων όπως οι σεισμοί, τα ηφαίστεια και αποτέλεσε βάση για να αναπτυχθεί η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών και στη συνέχεια να αναπτυχθεί πλήρως η επιστήμη της Γεωφυσικής, η οποία είναι και η βασικότερη επιστήμη για την ερμηνεία των όσων συμβαίνουν στη Γη.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/sq/6/6e/Litosfera.jpg

Οι σημαντικότερες γνώσεις μας για τη δομή του εσωτερικού βασίζονται στη μελέτη των σεισμικών κυμάτων που γεννιούνται στις εστίες των μεγάλων σεισμών και διαδίδονται στο εσωτερικό της Γης όπου υφίστανται μεταβολές ανάλογα με τη δομή του μέσου διάδοσης τους.

http://alabamaquake.com/Images/internal%20waves%201.gif

Με βάση τους χρόνους διαδρομής αυτών των σεισμικών κυμάτων κατασκευάζονται οι καμπύλες χρόνων διαδρομής. Με βάση αυτές όπως φαίνεται και στο σχήμα παραπάνω φαίνονται οι ασυνέχειες στο εσωτερικό της Γης.

http://www.ucl.ac.uk/EarthSci/people/lidunka/GEOL2014/Geophysics7%20-%20Deep%20Earth/Earth%20Structure_files/image172.jpg

Παρατηρώντας τις ταχύτητες των επιμήκων (P) και εγκαρσίων (S) κυμάτων, στα πρώτα μέτρα η ταχύτητα είναι περίπου 8 km/s για τα επιμήκη και φτάνει τα 13.7 στα 2900 km. η περιοχή αυτή είναι του μανδύα και ξεκινώντας από την ασυνέχεια Mohorovicic (κοινό όριο φλοιού-μανδύα μέσου βάθους 6 km στους ωκεανούς και 35 στις ηπείρους) φτάνει στην ασυνέχεια Gutenberg (κοινό όριο μανδύα-πυρήνα στα 2900 km).
Αμέσως μετά την  ασυνέχεια Gutenberg υπάρχει μία μείωση ταχύτητας στα 8.1 km/s στον εξωτερικό πυρήνα και μία ελάχιστη αύξηση στον εσωτερικό. Μέχρι την ασυνέχεια Gutenberg η ταχύτητα των εγκαρσίων φτάνει στα 7,3 km/s για να μηδενιστεί στον εξωτερικό πυρήνα επειδή είναι σε ρευστή μορφή.

Ο φλοιός της Γης διακρίνεται σε ωκεάνιο μέσου πάχους 6 km και ηπειρωτικό πάχους 35 km. Η ενδιάμεση τους ασυνέχεια ονομάζεται ασυνέχεια Conrad.

Ο φλοιός μαζί με το ανώτατο τμήμα του μανδύα σχηματίζει ένα δύσκαμπτο στρώμα πάχους 80 km και ονομάζεται λιθόσφαιρα. Στο βάθος αυτό και μέχρι τα 220 km η ταχύτητα των εγκαρσίων κυμάτων ελαττώνεται από τα 4.7 km/s στα 4.3. Το στρώμα αυτό ονομάζεται ασθενοσφαιρικός δίαυλος (Low Velocity Zone) κι έχει τεράστια γεωδυναμική σημασία καθώς εξηγεί τη δυνατότητα κίνησης της δύσκαμπτης λιθόσφαιρας πάνω στο εύκαμπτο στρώμα της ασθενόσφαιρας.

Ο μανδύας χωρίζεται σε άνω και κάτω μανδύα. Ο άνω ξεκινά από την ασυνέχεια Mohorovicic και φτάνει στα 660 km όπου και ξεκινά ο κάτω μανδύας ο οποίος φτάνει μέχρι την ασυνέχεια Gutenberg στα 2900 km.

Στα βάθη 220 - 410 km υπάρχει μία ζώνη όπου οι ταχύτητες των κυμάτων  αυξάνονται έντονα. Από τα 410-660 km η ζώνη αυτή καλείται μεταβατική και έχει ιδιαίτερη γεωδυναμική σημασία.

Ο πυρήνας χωρίζεται σε εξωτερικό και εσωτερικό με τον εξωτερικό να ξεκινά από την ασυνέχεια Gutenberg δηλαδή στα 2900 km και τον εσωτερικό από τα 5150 km ως στο κέντρο της Γης, περίπου στα 6371 km. 


Στον εξωτερικό πυρήνα η ταχύτητα από 8.1 km/s αυξάνεται μέχρι 10.2 στα 4700 km και μέχρι τα 5150 μένει σταθερή 10.2 km/s.


Στον εσωτερικό πυρήνα η ταχύτητα των επιμήκων αυξάνει από 10.2 σε 11 km/s και στα εγκάρσια από μηδέν γίνεται 3.5 km/s. οι ταχύτητες μένουν σταθερές στον εσωτερικό πυρήνα, γεγονός που αποδεικνύει ότι βρίσκεται σε στερεά κατάσταση.

http://www.unc.edu/~rchristm/Earth%20Density%20with%20Depth.jpg

Η μέση πυκνότητα της Γης θεωρείται σήμερα ότι είναι περίπου 5.52 gr/cm3.

Στο προηγούμενο σχήμα παρατηρούνται μεταβολές της πυκνότητας εκεί όπου εντοπίζονται οι ασυνέχειες της Γης στα όρια των κυρίων ενοτήτων της.
Χαρακτηριστική είναι η μεταβολή της πυκνότητας στη μεταβατική ζώνη του άνω μανδύα.

http://www.ucl.ac.uk/EarthSci/people/lidunka/GEOL2014/Geophysics7%20-%20Deep%20Earth/Earth%20Structure_files/image053.gif

Στον πυθμένα του φλοιού η πίεση είναι περίπου 16 MPa και στα 100 km περίπου 2 GPa, δηλαδή στο βάθος της βαρυτικής αντιστάθμισης. Μέχρι τον πυθμένα του μανδύα η πίεση φτάνει τα 140 GPa και στον πυρήνα αυξάνει με γρήγορο ρυθμό φτάνοντας στον πυρήνα τα 370 GPa!!!

ΒΌΡΕΙΟ ΣΈΛΑΣ: ΤΙ ΚΡΎΒΕΤΑΙ ΠΊΣΩ ΑΠΟ ΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΊΑ ΤΟΥ?

Αναμφισβήτητα το Βόρειο Σέλας είναι ένα από τα πιο εντυπωσιακά φυσικά φαινόμενα της Γης. 

Ωστόσο παρατηρώντας αυτά τα εντυπωσιακά χρώματα και τις ζωηρές τους κινήσεις, κάποιος μπορεί να αναρωτηθεί πως δημιουργείται  αυτό το φαινόμενο.

Συμβαίνει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και παρατηρείται ιδίως στις πολικές περιοχές (εξ ου και Πολικό Σέλας), τόσο στο Βόρειο όσο και στο Νότιο Πόλο αποκαλούμενο ανάλογα "Βόρειο Σέλας"(Auora Borealis) και "Νότιο Σέλας"(Auora Australis). Συνήθως όμως συμβαίνει σε μια περιοχή ακτίνας 2500 χιλιομέτρων από το κέντρο του Βόρειου/Νότιου Μαγνητικού Πόλου.

Η αιτία της δημιουργίας του Πολικού Σέλας είναι η αλληλεπίδραση ηλιακών ανέμων ή μαγνητικών καταιγίδων με την ατμόσφαιρα της Γης.

Το Βόρειο Σέλας είναι στην πραγματικότητα το αποτέλεσμα των συγκρούσεων μεταξύ των αέριων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα της Γης με φορτισμένα σωματίδια που απελευθερώνονται από την ατμόσφαιρα του ήλιου και φτάνουν στη Γη σαν ηλιακός άνεμος. 

Η θερμοκρασία στην επιφάνεια του ήλιου είναι εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου. Σε αυτή τη θερμοκρασία, οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων του αερίου είναι συχνές και το αποτέλεσμα εκρηκτικό. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και πρωτόνια που φεύγουν στην ατμόσφαιρα του ήλιου από την περιστροφή του φτάνουν στη γη  με τεράστιες ταχύτητες και όταν πλησιάσουν την ατμόσφαιρα τα φορτισμένα σωματίδια σε μεγάλο βαθμό εκτρέπονται από το μαγνητικό πεδίο της γης. Ωστόσο, το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι ασθενέστερο στους πόλου και ως εκ τούτου, κάποια σωματίδια εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της Γης σε μία κατάσταση λιγότερο έντονης ενέργειας και συγκρούονται με τα αέρια σωματίδια της γήινης ατμόσφαιρας. Οι συγκρούσεις αυτές εκπέμπουν φως που εμείς αντιλαμβανόμαστε ως τα φώτα του Σέλας.



Εμείς όμως παρατηρούμε πολλά χρώματα, τα οπόια εξαρτώνται από τη σύσταση των αερίων σωματιδίων. Το πιο κοινό χρώμα είναι ένα ασθενώς κιτρινωπό-πράσινο, παράγεται από μόρια οξυγόνου που βρίσκεται περίπου 60 μίλια πάνω από τη γη. Σπάνια, κόκκινο χρώμα παράγεται από τα μόρια οξυγόνου που βρίσκεται σε υψόμετρο έως και 200 ​​μίλια. Τα μόρια του αζώτου παράγουν μπλε ή μοβ-κόκκινο χρώμα.
  
Τα φώτα του Σέλας γενικά εκτείνονται από 80 χιλιόμετρα (50 μίλια) μέχρι και 640 χιλιόμετρα (400 μίλια) πάνω από την επιφάνεια της γης.

ΕΞΩΓΗΙΝΟΣ ΠΑΛΑΙΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ_2

• Μαγνητισμός στον Άρη

 

Οι μελέτες για τον μαγνητισμό του Άρη έγιναν είτε με απευθείας παρατηρήσεις απο αποστολές είτε από το παλαιομαγνητικό αρχείο των μετεωριτών του όπως θα δόυμε στη συνέχεια.

Η αποστολή του Viking έδειξε ότι το υλικό του εδάφους ήταν μαγνητικό υλικό μαγγεμίτη.
Η αποστολή του Pollack έκανε  ανάλυση αερομεταφερόμενης σκόνης και έδειξε ότι το υλικό ήταν λεπτόκοκκος μαγνητίτης και όχι τιτανιομαγνητίτης, και αυτό εξηγεί την υψηλού κορεσμού μαγνήτιση.
Η αποστολή τουPathfinder έκανε επιπλέον φασματικές αναλύσεις του εδάφους και έδειξαν πως το μαγνητικό υλικό είναι πάλι μαγγεμίτης.

Το εξωτερικό πεδίο είναι ιδιαίτερα μεταβλητό και κυμαίνεται από λίγα nT μέχρι 100 nT πιο σπάνια.
Τα τελευταία χρόνια έγινε μία έρευνα απο τη NASA για να δοθεί μία ερμηνεία για τη μαγνήτιση του Άρη. Η αποστολή έγινε με το NASA’S Mars Global Surveyor(MGS) spacecraft και έδωσε ενδείξεις αναστροφής πολικότητας στο νότιο ημισφαίριο.
Πιο συγκεκριμένα οι μετρήσεις του έδωσαν λωρίδες μαγνητισμένου φλοιού παρόμοιες με του πυθμένα της Γης του 1960. Δημιουργείται το ερώτημα αν η  θεωρία λιθοσφαιρικών πλακών της Γης ισχύει και για τον Άρη.

Οι μπλε λωρίδες δείχνουν την ανάστροφη πολικότητα

Πριν την αποστολή του MGS για την ένταση του μαγνητισμού στον Άρη υπήρχαν  αρχικές προβλέψεις για 5-100 nT.
Τα πρώτα δεδομένα από MGS έδειξαν 55 nT. Δύο μέρες αργότερα έδειξαν 400 nT, ενώ στο Νότιο ημισφαίριο έδειξαν 1600 nT!!!!!

Η κρυστάλλωση των περισσότερων πετρωμάτων νοτίου ημισφαιρίου έγιναν πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Νεότερης ηλικίας ορυκτά δεν έχουν μαγνήτιση, άρα το μαγνητικό πεδίο του Άρη διήρκεσε μόνο κατά τις πρώτες εκατοντάδες έτη από τη δημιουργία του Άρη, όταν η θερμοκρασία του λιωμένου σιδήρου του πυρήνα ίσως ήταν υψηλή ώστε να δώσει γέννεση σε μαγνητικό δυναμό.
Ποτέ δεν υπήρξε μαγνητικό πεδίο στο βόρειο ημισφαίριο γιατί απομαγνητίστηκε λόγω διάφορων προσκρούσεων οι οποίες ήταν και η αιτία της δημιουργίας των λεκανών.

• Shergottites, Nahklites, Classignites (SNC):                                  Οι μετεωρίτες του Άρη

Η προέλευση τους επαληθεύεται από μετρήσεις που έγιναν στην ατμόσφαιρα του Άρη και έχουν παρόμοιο μαγνητισμό με γήινα πετρώματα παρά με δείγματα Σελήνης ή άλλων μετεωριτών.Το παλαιομαγνητικό αρχείο εμπεριέχεται στα ορυκτά : μαγνητίτης, τιτανομαγνητίτης και πυροτίτης.

• Παλαιομαγνητισμός στον Ήλιο

 Το πεδίο του Ηλίου παρουσιάζει πολλές ομοιότητες με το γήινο γιατι και αυτό προέρχεται από δυναμό.
Εμφανίζει αναστροφές πολικότητας, με περίοδο 11 έτη. 
Έχει την προέλευση του στα άνω 20- 30 % της ακτίνας του και αυτή είναι η διαφορά με την γη όπου παράγεται στο πυρήνα.
Ηλεκτρικά αγώγιμο υγρό σε μεταφερόμενο περιστρεφόμενο σώμα μεγεθύνει κάποιο αρχικό μαγνητικό πεδίο.
Το μαγνητικό πεδίο του Ηλίου είναι ευθέως παρατηρήσιμο.  



Ο μαγνητισμός δεν είναι προνόμιο μόνο της Γης, αλλά και άλλων ουρανίων σωμάτων. Σε κάθε περίπτωση όμως διαφέρει ο τρόπος γέννεσης του πεδίου αυτού.

ΕΞΩΓΗΙΝΟΣ ΠΑΛΑΙΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ_1

Την πρώτη φορά που άκουσα για την ύπαρξη εξωγήινου παλαιομαγνητισμού, δηλαδή μαγνητισμού εκτός της Γης που έχει καταγραφεί από το παρελθόν, δεν μπορούσα να φανταστώ την ύπαρξη δυναμό όπως αυτό της Γης πέρα από τον πλανήτη μας.

Έτσι μας ανατέθηκε εργασία μαζί με έναν συνάδελφο μου να ψάξουμε το θέμα και να το παρουσιάσουμε. Τα αποτελέσματα από αυτή τη μελέτη μας πραγματικά με εντυπωσίασαν και τότε άρχισα να καταλαβαίνω πόσο μεγαλειώδη φαινόμενα συμβαίνουν όχι μόνο στον πλανήτη μας αλλά και στο σύμπαν ολόκληρο τελικά.....

Έχοντας κατανοήσει ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης προέρχεται από την κίνηση του πυρήνα της και προσομοιάζοντας τη δημιουργία του με τη λειτουργία της αυτοδιεγειρόμενης μηχανής, καλούμαστε τώρα να κατανοήσουμε πως δημιουργείται μαγνητισμός σε άλλους πλανήτες και σώματα του σύμπαντος.

Μαγνητισμός παρατηρήθηκε ότι υπάρχει στη σελήνη, τον ήλιο, τους αστεροειδείς και τους κομήτες. στον άρη υπήρξε μόνο κατά τις πρώτες εκατοντάδες ετών ζωής του πλανήτη. Στόχος μας ήταν να βρούμε το μηχανισμό δημιουργίας μαγνήτισης σε κάθε ένα από αυτά τα ουράνια σώματα, οι οποίοι διαφέρουν από εκείνον της Γης.

•  Μαγνητισμός στη Σελήνη

Τα  δείγματα που πάρθηκαν από την αποστολή του Apollo ήταν βασάλτες, λατυποπαγή και έδαφος, με κυρίαρχη σύσταση μεταλλικό σίδηρο και σιδηρονικέλιο. Έτσι φτιάχτηκαν διαγράμματα (Strangway et al.,1970; Nagata et al., 1972) που αποδεικνύουν ακριβώς τη σύσταση αυτή.

 

Αpollo 14. αντιστρεπτή μεταβολή της θερμομαγνητικής καμπύλης

των θαλάσσιων βασαλτών που επιβεβαιώνει την παρουσία μεταλλικού σιδήρου.

 

Apollo 15, μετάβαση από καμασίτη σε τεανίτη(λατυποπαγή). (Nagata et al., 1972)

Το σιδηρονικέλιο είναι της μορφής του καμασίτη. Ο καμασίτης έχει μη αντιστρεπτή θερμομαγνητική καμπύλη με σημείο Curie 740-770 oC ενώ το σημείο Curie του τεανίτη εξαρτάται από την περιεκτικότητα του σε νικέλιο. Όταν θερμανθεί ο καμασίτης μετατρέπεται σε τεανίτη ενώ η επαναφορά λόγω ψύξης είναι πιο αργή διαδικασία και η θερμοκρασία εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε νικέλιο. Αυτή η αναστροφή είναι υπεύθυνη για τη μη αντιστρεπτή θερμομαγνητική καμπύλη του προηγούμενου σχήματος.

Ωστόσο ο μαγνητισμός των πετρωμάτων των εδαφών παρουσίασε πρόβλημα γιατί αυτά περιείχαν περισσότερο σιδηρομαγνητικό σίδηρο σε σχέση με τους βασάλτες από τους οποίους προήλθαν.Τρεις πιθανές εξηγήσεις δόθηκαν για την προέλευση του σιδήρου:

• με μείωση πυριτικών πλούσια σε παραμαγνητικό σίδηρο λόγω του ηλιακού ανέμου στην άνω επιφάνεια του σεληνιακού εδάφους (Houseley et al., 1973)
•  με μείωση των θερμικών καλυμμάτων των ηφαιστειακών υλικών (Pearce et al., 1973)
• με σοκ αποσύνθεσης των πλούσιων σε σίδηρο πυριτικών (Cisowski et al., 1973)

Παρ' όλο που όλες οι διαδικασίες ,μπορούν να χρησιμοποιηθούν, φαίνεται πως ο πρώτος μηχανισμός κυριαρχεί.

Διάφορα πειράματα έγιναν για να μελετηθεί ο ρόλος του σοκ ως πιθανή αιτία μαγνήτισης ή απομαγνήτισης(Cisowski et al., 1973.1976). Στο επόμενο σχήμα απεικονίζεται το μοντέλο πίεσης λόγω της πρόσκρουσης "ιπτάμενης πλάκας". Σε περιβάλλον όπου δεν υπήρχε μαγνητικό πεδίο το σοκ αυτό προκάλεσε σκλήρυνση της παραμένουσας θερμομαγνήτισης απομαγνητίζοντας τις ασθενέστερες μαγνητικές φάσεις.

Μοντέλο πίεσης από πρόσκρουση ιπτάμενης πλάκας. (Srnka et al., 1986)

Με τον καιρό έγινε γνωστό πως είχε διατηρηθεί κάποιο σταθερό μαγνητικό πεδίο από την ψύξη των δειγμάτων της Σελήνης. Λόγω του ότι ήταν αδύνατον να βρεθεί ο προσανατολισμός του μαγνητικού πεδίου, οι έρευνες στράφηκαν στον υπολογισμό της έντασης του. Προέκυψε ότι η Σελήνη είχε μαγνητικό πεδίο παρόμοιο με το γήινο κατά την περίοδο 3.85 και 3.65 Ga.

ΠΡΟΈΛΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΎ ΣΤΗ ΣΕΛΉΝΗ:

Μετά από πολλές προσπάθειες που έγιναν για να ερμηνευθεί ο μαγνητισμός στη Σελήνη, έγινε τελικά αποδεκτή η πρόταση του Runcorn(1975) για την ύπαρξη δυναμό στη Σελήνη. Βέβαια υπάρχουν και άλλες απόψεις σχετικά με τα αρχεία των μαγνητικών εντάσεων:

Η μία υποστηρίζει την ύπαρξη δυναμό γύρω στα 3.9 Ga , το οποίο έδωσε ένα μαγνητικό πεδίο συγκρίσιμο με το γήινο και σταδιακά άρχισε να μειώνεται η ένταση του (Collison, 1984; Runcorn 1994).  

Από την άλλη υποστηρίχθηκε από τους Cisowski και Fuller (1986) πως υπήρξε μια περίοδος με υψηλή ένταση μεταξύ των 3.9 και 3.6 Ga και πως δεν μπορεί να υπολογιστεί η ένταση πέρα από αυτήν την περίοδο λόγω του υψηλού θορύβου.

Πρόσφατα, μια σύντομη περίοδος δράσης του δυναμό φαίνεται να σχετίζεται με μια κύρια ανατροπή του μανδύα της σελήνης η οποία προκάλεσε ραγδαία ψύξη του πυρήνα. Έτσι θα μπορούσε να ερμηνευτεί η γένεση ενός μαγνητικού πεδίου μεταξύ 3.85-3.65 Ga, κατά τη διάρκεια μιας σύντομη περιόδου μεταφοράς θερμοκρασίας( Stegman et al.,2003).

Θα πρέπει να υπενθυμίσουμε επίσης ότι το σεληνιακό δίπολο που απαιτείται για να δώσει το επιφανειακό πεδίο της σελήνης είναι μικρότερο από το γεωμαγνητικό δίπολο  που απαιτείται για να δώσει ένα συγκρίσιμο επιφανειακό πεδίο στη Γη, επειδή η ακτίνα της σελήνης είναι μικρότερη από της Γης.

Αν το σεληνιακό δίπολο ήταν της ίδιας τάξης με της Γης, το μαγνητικό πεδίο της σελήνης θα ήταν διπλάσιο σε ένταση από το γήινο.

Σε ___επόμενη___ ανάρτηση θα μιλήσουμε για τον μαγνητισμό στα υπόλοιπα ουράνια σώματα που προαναφέρθηκαν...

ΠΑΛΑΙΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ_2: ΠΑΛΑΙΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Απαραίτητη προϋπόθεση για να αποκτηθούν παλαιομαγνητικά δεδομένα επιστημονικώς άρτια και αξιοποιήσιμα είναι η συλλογή δειγμάτων από κατάλληλα πετρώματα και η σωστή επεξεργασία τους στο εργαστήριο.

 

Η παραμένουσα μαγνήτιση του δείγματος που παρατηρείται στο εργαστήριο εκφράζεται με ένα διάνυσμα, του οποίου πρέπει να μετρηθεί το μέτρο, Jr, και η κατεύθυνση. Η τελευταία ορίζεται από την απόκλιση, D, και την έγκλιση, Ι, ως προς το σύστημα των γεωγραφικών συντεταγμένων. 

 

Η διεύθυνση της παραμένουσας μαγνήτισης, πρέπει τελικά να ορισθεί ως προς το σύστημα των γεωγραφικών συντεταγμένων.

 

Για την πραγματοποίηση στο εργαστήριο παλαιομαγνητικών μετρήσεων χρησιμοποιείται συνήθως περιστροφικό ή κρυογενετικό μαγνητόμετρο.

Το περιστροφικό μαγνητόμετρο περιστρέφει το μαγνητισμένο δείγμα και δημιουργεί στα άκρα του πηνίου εναλασσόμενο σήμα, του οποίου το πλάτος είναι ανάλογο της συνιστώσας της μαγνητικής ροπής που είναι κάθετη στον άξονα περιστροφής, ενώ η φάση επιτρέπει το χωρισμό του σήματος σε δύο κάθετες συνιστώσες που είναι ανάλογες προς τις δύο συνιστώσες της μαγνητικής ροπής.

 

Απομαγνήτιση είναι η απαλλαγή του πετρώματος από τις ανεπιθύμητες συνιστώσες ώστε να είναι δυνατή η ακριβής μέτρηση της συνιστώσας που μας ενδιαφέρει και βασίζεται στο ότι διάφορες συνιστώσες έχουν διαφορετικές φυσικές ιδιότητες. 

  

Στα δείγματα που απέκτησαν μαγνήτιση μέσα στο γεωλογικό χρόνο μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η μέση θέση του παλαιομαγνητικού τους πόλου συμπίπτει με τον γεωγραφικό πόλο και οι παλαιομαγνητικές συντεταγμένες θεωρείται ότι συμπίπτουν με τις γεωγραφικές.

 

Με τις παλαιομαγνητικές μεθόδους επιδιώκεται η λύση πολύ σημαντικών γεωφυσικών προβλημάτων, όπως είναι η μελέτη της αιώνιας μεταβολής του γεωμαγνητικού πεδίου στο παρελθόν, η αναστροφή του γεωμαγνητικού πεδίου, η μετάθεση των ηπείρων και η επέκταση των ωκεανών.

Ο ΑΡΧΑΙΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ αποτελεί κλάδο του παλαιομαγνητισμού και έχει ως αντικείμενο μελέτης το μαγνητικό πεδίο της Γης και τις μεταβολές του στα προιστορικά και ιστορικά χρόνια. Βασιζεται στην αρχή ότι τα μαγνητικά ορυκτά που περιέχονται στην ψημένη άργιλο μπορούν να καταγράψουν την διεύθυνση και την ένταση του ΓΜΠ όταν ψυχθούν από υψηλές σε χαμηλές θερμοκρασίες.

 

Η άργιλος περιέχει αρχικά ενώσεις σιδήρου, οι οποίες, κατά τη θέρμανσή της μετατρέπονται σε αιματίτη που αποκτάει θερμομαγνήτιση από το μαγνητικό πεδίο που επικρατεί κατά το χρόνο της θέρμανσης. Η μαγνήτιση αυτή σταθεροποιείται μετά, κατά τη ψύξη του αντικειμένου κάτω από το σημείο Curie.

Σε αρχαιολογικά αντικείμενα που δε μετατέθηκαν από το χρόνο της κατασκευής τους μπορούμε να προσδιορίσουμε τόσο την έγκλιση, όσο και την απόκλιση του αρχαιομαγνητικού πεδίου.

Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες τα αντικείμενα μετατέθηκαν, αλλά γνωρίζουμε ότι κατά το χρόνο της κατασκευής τους ήταν κατακόρυφα, μπορούμε να υπολογίσουμε μόνο την έγκλιση.

 

Από τις πρώτες παλαιομαγνητικές μετρήσεις παρατηρήθηκε ότι πολλά πετρώματα έχουν παραμένουσα μαγνήτιση αντίθετης φοράς από αυτή της έντασης του παρόντος μαγνητικού πεδίου.

Υπήρξαν, εποχές κατά τις οποίες ο βόρειος μαγνητικός πόλος που είναι σήμερα αρνητικός, ήταν κάποτε θετικός.

Το φαινόμενο αυτό είναι βασικό χαρακτηριστικό του μαγνητικού πεδίου της Γης και κάθε θεωρία γένεσης του πεδίου, όπως η θεωρία της αυτοδιεγειρόμενης γεννήτριας, πρέπει να βρίσκεται σε συμφωνία με το στοιχείο αυτό.

H αναστροφή του μαγνητικού πεδίου γίνεται ανά 200.000 χρόνια κατά μέσο όρο, αν και μικρότερης διάρκειας αναστροφές παρατηρούνται συχνά. 

Σήμερα γνωρίζουμε ότι τα πετρώματα των ωκεανών αποτελούνται από διαδοχικά τμήματα τοποθετημένα χρονολογικά κατά την κατακόρυφη διεύθυνση καθώς και κατά ορισμένη οριζόντια διεύθυνση.

Η μαγνήτιση κάθε στρώματος έχει φορά αντίθετη της φοράς του προηγούμενου και του επόμενου στρώματος

Αυτό δείχνει ότι η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου της Γης εμφάνισε διάφορες αναστροφές στο παρελθόν, οι οποίες έχουν αποτυπωθεί στον επεκτεινόμενο ωκεάνιο πυθμένα.

Προσδιορίσθηκε η θέση του γεωγραφικού πόλου στην επιφάνεια της Γης με καθορισμό του μέσου γεωμαγνητικού πόλου, για διάφορα χρονικά διαστήματα της γεωλογικής ιστορίας της Γης.

Βρέθηκε ότι οι γεωμαγνητικοί πόλοι (άρα και οι γεωγραφικοί πόλοι) μετατίθενται με μια μέση ταχύτητα της τάξης των 2cm το χρόνο.

Αυτή η φαινόμενη μετάθεση των πόλων μπορεί να αποδοθεί σε μετάθεση των μαζών της Γης, όπως είναι η διαφορική περιστροφή του πυρήνα σε σχέση με το μανδύα, κλπ.

Είναι, όμως, γνωστό από μετρήσεις που έγιναν σε διάφορες περιοχές της Γης ότι οι προσδιορισμένες τροχιές των πόλων είναι διαφορετικές.

α) Θέσεις των βόρειων παλαιομαγνητικών πόλων των τμημάτων της Γκοντβάνα μεταξύ ανώτερου Λιθανθρακοφόρου και κατώτερου Ιουρασικού, χρησιμοποιώντας σύστημα συντεταγμένων που αναφέρεται στη σημερινή θέση της Δυτικής Αφρικής.

β) Κατανομή των ίδιων παλαιομαγνητικών πόλων, αφού η θέση τους διορθώθηκε με βάση τα διαθέσιμα γεωτεκτονικά μοντέλα.