زیر پاهای ما و در اعماق زمین، این مواد مذاب آهنی هستند که میدان مغناطیسی زمین را شکل می‌دهند. اما حالا شاهد تغییر این میدان مغناطیسی و عوض شدن قطب‌های آن هستیم؛ قطب شمال مغناطیسی در حال تبدیل شدن به قطب جنوب مغناطیسی است و برعکس. اینکه چه زمانی این اتفاق به‌طور کامل رخ خواهد داد و علت واقعی آن چیست، موضوعی است که سال‌ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است.
اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که رابطه‌ای بین میدان مغناطیسی زمین و پایین رفتن کف اقیانوس‌های قدیمی به داخل گوشته زمین که در علم زمین‌شناسی به پدیده فرو رانش معروف است، وجود دارد.
این رابطه، نه تنها ممکن است ایده‌ای درباره میزان جابه‌جایی میدان مغناطیسی زمین در یک بازه زمانی مشخص به ما بدهد، بلکه همچنین ما را قادر می‌سازد تا درباره سرعت حرکت لایه گوشته که بین پوسته و هسته زمین قرار دارد اطلاعات زیادی را کسب کنیم. این موضوع بسیار مهم است، چرا که حرکت این لایه منشا همه زمین‌لرزه‌ها و آتشفشانهای روی زمین است. فوران‌های داغ گوشته، حتی می‌تواند باعث نابودی زمین گردد. اگر نحوه کار این لایه درک شود، می‌توان دید بهتری نسبت به پدیده‌های زمین‌شناسی که در آینده ممکن است نسل ما را تحت تاثیر قرار دهند، پیدا کرد.
قبرستانی از صفحات پوسته
تکتونیک صفحات، نظریه‌ای درباره لایه لیتوسفر زمین (بالاترین لایه گوشته) است که به هفت صفحه بزرگ و تعدادی صفحات کوچک‌تر تقسیم شده است. این صفحات از طریق مراکز آتشفشانی موجود در وسط اقیانوس‌ها که از آن جمله می‌توان به شکاف میان اقیانوس اطلس اشاره کرد، شکل گرفته‌اند. در طول میلیون‌ها سال که صفحات لیتوسفر جدید از مراکز آتشفشانی داخل اقیانوس‌ها دور شده و سردتر گشته‌اند، رفته رفته بر تراکم آن‌ها افزوده شده و در نهایت در نواحی فرو رانش به داخل گوشته فرو رفته‌اند.
در حال حاضر، این صفحات از سطح زمین ناپدید شده‌اند. اما لرزه‌شناسان ادعا می‌کنند که ورقههای سردتر لیتوسفر، ۳۰۰ میلیون سال بعد از ناپدید شدن‌‌شان، در اعماق گوشته قابل شناسایی هستند. این ورقه‌ها، هزاران کیلومتر به سمت پایین فرو رفته‌اند و جایگزین حجم عظیمی از گوشته خمیری شده‌اند و در بالای مواد آهنی مذاب هسته، قبرستانی از ورقه‌ها را ایجاد کرده‌اند. این بدین معنی است که این صفحات تا عمق ۲۸۹۰ کیلومتری زمین نفوذ کرده و ممکن است همان‌جا، حرکت مواد مذاب آهنی و هسته زیرین را تحت تاثیر قرار دهند.
اما درباره مدت زمانی که طول کشیده تا این ورقههای لیتوسفر به آن اعماق حرکت کنند، اختلاف نظر وجود دارد و ارزیابی‌ها بین ۵ میلیون تا ۲۵۰ میلیون سال متغیر است.
فعالیت مغناطیسی فسیلی شده
میدان مغناطیسی زمین برای میلیاردها سال دوام داشته، اما قطب‌های آن چندین بار در طول تاریخ عوض شده‌اند. آثار میدان مغناطیسی در درون سنگ‌های تشکیل شده بر روی سطح زمین قابل ردیابی بوده و از طریق دیرینه مغناطیس شناسی می‌توان چگونگی تغییر میدان مغناطیسی زمین را بررسی کرد.
ما همچنین می‌دانیم که سرعت جابه‌جا شدن قطب‌های مغناطیسی در طول زمان به شدت تغییر کرده است. این جابه‌جایی‌ها، در یک میلیون سال گذشته با سرعت‌های بیشتری نسبت به ۱۰۰ میلیون سال قبل رخ داده‌اند و خود این موضوع معمای بزرگی است که چرا سرعت تغییر قطبها در طول میلیون‌ها سال دچار دگرگونی شده است.
همانطور که می‌دانید میدان مغناطیسی زمین در لایه بیرونی هسته مذاب و به وسیله یک فرایند دینامو گدازه‌ای که حرکت مواد مذاب الکترون‌دار را به انرژی الکترومغناطیسی تبدیل می‌کند، ناشی می‌شود. به همین دلیل هسته زمین، بسیار به سرعت از دست دادن گرما که به خاطر وجود گوشته سردتر بالای آن اتفاق می‌افتد، حساس است. زمانی که ورقههای سرد فرو رفته، به پایین‌ترین لایه‌های گوشته می‌رسند، باعث افرایش سرعت سرد شدن هسته شده و همین مسئله حرکت آهن مذاب را سرعت می‌بخشد. طبق مدل‌های عددی، این حرکت اضافی می‌تواند سرعت تغییر قطب‌های مغناطیسی را افزایش دهد. بنابراین اگر فرو رانش‌ها با سرعت تغییر قطبها رابطه مستقیمی دارند، می‌توان فاصله زمانی بین این دو اتفاق را اندازه‌گیری کرد. هم‌اکنون مطالعاتی درباره سرعت حرکت ورقههای لیتوسفر به سمت پایین و از بین لایه‌های مختلف گوشته در حال انجام است.
برای این منظور، دادههای ثبت شده در رابطه با جریان فرو رانش (ورود ورقههای سرد به داخل گوشته) و سرعت تغییر قطب‌های مغناطیسی (فاصله زمانی بین تغییرات) مورد بررسی قرار گرفته است. دادههای مربوط به مورد اول، بازه زمانی ۴۱۰ میلیون سال را در بر می‌گرفت و در مورد دوم نیز از اطلاعات مربوط به ۵۰۰ میلیون سال گذشته استفاده شده است. وقتی این داده‌ها به‌صورت آماری آنالیز شدند، نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که حدودا ۱۲۰ میلیون سال طول کشیده تا ورقههای لیتوسفر به هسته زمین برسند.
هرچند عدد بدست آمده با توجه به وجود فاکتورهای موثر دیگری، صد در صد دقیق نیست، اما نتیجه دلگرم کننده‌ای محسوب می‌شود، برای اینکه با انتظارات ما درباره نحوه کار هسته درونی زمین منطبق بوده و تقریبا نزدیک به ارزیابی‌های انجام شده در گذشته است.
در ضمن، این تحقیق، پیش‌بینی دیگری را نیز در اختیار ما قرار می‌دهد و آن اینکه به‌دلیل کم شدن میزان فرو رانش ورقه‌ها در ۱۲۰ میلیون سال گذشته، سرعت جابه‌جایی قطب‌های مغناطیسی هم کاهش پیدا کرده است.
اما در حال حاضر، چالش پیش‌روی محققان این است که درباره سرعت واقعی حرکت گوشته زمین اطلاعات جدیدی به‌دست بیاورند. با این‌حال، اگر بتوان پروسه‌ها و فرایندهای چندین میلیون ساله‌ای را که در اعماق زمین اتفاق افتاده و در واقع منشا زمین‌لرزه‌ها و آتشفشانهای متعدد بوده‌اند، درک کرد، قادر خواهیم بود تا دید بهتری نسبت به آن دسته از پدیده‌های زمین‌شناسی داشته باشیم که ممکن است آینده زندگی ما بر روی کره زمین را تحت تاثیر قرار دهند.
