Maapallon ediacaran kaudella, noin 630–540 miljoonaa vuotta sitten, pysyi vakaana ja salaperäisenä poikkeamana geologisissa tiedoissa, magneettisena mysteerinä, jota tutkijat eivät vuosikymmenien ajan kyenneet selittämään.
Kun aikaisemmilla ja myöhemmillä aikakausilla tektoniset laatat säilyttivät vakaana vauhtinsa, ilmasto jakautui ennustettavissa oleviin vyöhykkeisiin ja magneettikenttä vaihteli maltillisesti pohjois- ja etelänavan välillä – ajoittaisilla inversioilla – Ediacaran fysiikka ei tunnu sopivan yhteen.
Useiden vuosikymmenien tutkimukset ovat paljastaneet jyrkkiä vaihteluita magneettikentissä, jotka ovat säilyneet tämän ikäisissä kivilajeissa – vaihtelevuutta, jota ei ole havaittu vanhemmissa tai nuoremmissa kivilajeissa. Tämä näennäisesti kaoottinen käyttäytyminen on muodostanut vakavan esteen tutkijoille, erityisesti niille, jotka käyttävät paleomagneettisuutta – muinaista magneettisuutta, joka on tallentunut kallioperään – tarkkojen karttojen laatimiseen mannerten liikkumisesta tässä elämän historian tärkeimmässä vaiheessa.
Teoriat, jotka selittävät näitä vaihteluita, olivat moninaisia ja toisinaan ristiriitaisia. Yksi hypoteesi oli, että se saattoi johtua tektonisten laattojen poikkeuksellisen nopeasta liikkeestä; toinen oli, että syynä saattoi olla koko maapallon nopea siirtyminen suhteessa sen pyörimisakseliin, prosessi, joka tunnetaan nimellä ”todellinen napojen siirtyminen”.
Molemmat ideat törmäsivät kuitenkin omiin ajallisiin ja fyysisiin rajoituksiinsa. Mutta entä jos nämä magneettiset vaihtelut eivät olekaan satunnaisia? Entä jos kaaoksen takana piilee globaali geometria, jossa on tietty järjestys? Juuri tähän johtopäätökseen päätyy uusi tutkimus, jonka kansainvälinen tutkijaryhmä on julkaissut Science Advances -lehdessä Yellin yliopiston johdolla.
”Ehdotamme uutta mallia maapallon magneettikentästä, joka paljastaa sen vaihtelevuuden rakenteen sen sijaan, että hylkäisi sen satunnaisena kaoottisena prosessina”, selitti David Evans, maapallon ja planeettojen tieteiden professori Yellin taide- ja tiedekoulussa ja uuden tutkimuksen toinen kirjoittaja. ”Olemme kehittäneet uuden menetelmän paleomagneettisten tietojen tilastolliseen analysointiin ediacaran kaudella, joka mielestämme on avain luotettavien karttojen luomiseen kyseisen kauden mantereista ja valtameristä .”
Tutkimus keskittyi alueeseen, jolla on poikkeuksellinen geologinen arvo: Anti-Atlas , vuorijono Marokossa, jossa Kadir Ayadin yliopiston tutkijat löysivät joukon poikkeuksellisen hyvin säilyneitä ja paljastuneita ediacaran aikakauden vulkaanisia kerrostumia.
Tiimi suoritti huolellisen kerrostumakohtaisen stratigrafisen tutkimuksen näiden kivien magnetismista. Kenttäolosuhteissa huolellisesti suunnatut näytteet toimitettiin Yaleen analysoitavaksi erittäin herkillä laboratoriolaitteilla. ”Aikaisemmissa tämän kauden kiviä koskevissa tutkimuksissa on usein käytetty perinteisiä analyysivälineitä, joissa oletetaan, että maapallon magneettikenttä on käyttäytynyt menneisyydessä samalla tavalla kuin nykyään”, sanoi James Pearce, tohtorikoulutettava Yellin yliopiston taiteiden ja tieteiden korkeakoulussa ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja. ”Me käytimme toista lähestymistapaa. Pystyimme määrittämään tarkasti, kuinka nopeasti maapallon magneettiset navat muuttuivat, ottamalla paleomagneettisia näytteitä, joilla oli korkea stratigrafinen resoluutio, ja määrittämällä näiden kivien tarkan iän.”
Dartmouthin yliopiston työntekijät sekä sveitsiläiset ja saksalaiset tutkimuslaitokset toimittivat tärkeää lisätietoa kivikerrostumista ja tarkkoja ajoitustietoja. Nämä tiedot osoittivat, että dokumentoidut magneettikentän jyrkät muutokset tapahtuivat tuhansien vuosien aikana, eivät miljoonien .
Tämä ajallinen löytö osoittautui ratkaisevaksi, koska se kumosi lopullisesti teoriat, jotka olettivat tektonisten laattojen erittäin nopeaa liikettä tai todellista napojen siirtymistä. Molemmat näistä laajamittaisista geologisista prosesseista vaativat paljon pidemmän ajan, noin miljoonia vuosia, kehittyäkseen ja jättääkseen näkyvän jäljen.
Magnetisen vaihtelevuuden nopeuden rekisteröinnin lisäksi analyysi osoitti, että sillä on järjestäytynyt, vaikkakin epätavallinen rakenne . Tämän todisteen perusteella tutkijat kehittivät uuden tilastollisen lähestymistavan, jonka mukaan planeetan magneettiset navat eivät vain heilahtaneet hieman, vaan heilahtivat äärimmäisen voimakkaasti ja jopa pyörivät maapallon ympäri.
Tämä ”heiluvan navan” malli tarjoaa vallankumouksellisen matemaattisen perustan tämän ajanjakson paleomagneettisten tietojen uudelleen tulkitsemiselle ja lopulta ediacaran planeetan konfiguraation rekonstruoimiselle tulevissa tutkimuksissa.
”Koko urani on omistettu mannerten, valtamerien ja tektonisten laattojen liikkeiden kartoittamiselle maapallon pinnalla sen koko historian ajan”, sanoi Evans, joka on myös Yellin paleomagneettisen laboratorion johtaja. ”Ediakaria-kausi oli erityisen suuri este tämän pitkän aikavälin tavoitteen saavuttamiselle, koska globaalit paleomagneettiset tiedot eivät yksinkertaisesti olleet kovin merkityksellisiä. Jos ehdottamamme uudet tilastolliset menetelmät osoittautuvat luotettaviksi, voimme ylittää kuilun muinaisten ja nuorimpien kausien välillä ja luoda johdonmukaisen kuvan mannerlaattojen liikkeistä, joka kattaa miljardeja vuosia muinaisista kivilajeista nykypäivään.”
