Lo studio del campo magnetico terrestre come registrato nella documentazione rocciosa è stato una chiave importante per ricostruire la storia dei movimenti delle placche. Abbiamo già visto come la registrazione delle inversioni magnetiche ha portato alla conferma dell’ipotesi della diffusione dei fondali marini. Il concetto di percorsi di vagabondaggio polare apparente è stato utile per determinare la velocità, la direzione e la rotazione dei continenti.
Viaggio polare apparente
Per illustrare l’idea di vagabondaggio polare, immaginate di avere un vulcano composito su un continente come quello nel disegno qui sotto. Vi assicuro che lo schizzo sarà meglio compreso se guardate anche lo screencast in cui parlo mentre lo disegno.
Schizzo di erranza polare apparente
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Per illustrare un percorso di erranza polare apparente, diciamo che abbiamo la Terra qui, e ha i suoi poli così, proprio come sono oggi. Le linee del campo magnetico vanno così. E diciamo che abbiamo un continente seduto qui. Ha questo aspetto. C’è un vulcano su questo continente ed è un vulcano composito. Un vulcano composito emette lava e gradualmente costruisce il fianco della montagna con le sue colate di lava come questa. Ecco la lava che scende da questo lato. Facciamo finta di essere un geologo e andiamo su questo vulcano a prendere dei campioni di queste colate di lava. Zoomeremo su queste colate di lava qui. Il campione più in alto della colata lavica, lo chiameremo questo verde qui. Sotto quella verde c’è una colata di lava giallo-arancione e poi sotto quella c’è questa colata più vecchia. Abbiamo un magnetometro e quindi possiamo cercare di capire da che parte tutte queste colate di lava pensavano fosse il nord quando si sono formate e raffreddate. Diciamo che quella rossa punta più o meno in questa direzione e quella giallastra assomiglia a questa. Quella verde si è formata durante il campo come oggi, quindi il suo nord è così. Ci sono due possibili spiegazioni su come questo possa essere avvenuto. Le disegneremo proprio qui. La spiegazione 1 è che i poli si sono spostati e il continente è rimasto nello stesso posto. In questo caso, abbiamo un continente seduto qui. Quando si è formata la lava più recente, questa roba verde, il polo era proprio qui sopra, dove è oggi. Ma quando questo vulcano produceva la lava gialla, il polo era in un posto leggermente diverso. Era più simile a qui. La più antica colata di lava sta registrando un polo che era più in quella direzione. In questo caso ci ritroviamo con quello che chiamiamo un percorso di vagabondaggio polare apparente. Nel corso del tempo, da allora ad oggi, il polo si è spostato in quella direzione. L’altra possibilità è che il continente si sia spostato e il polo sia rimasto nello stesso posto. In questo caso, il continente verde di oggi sarebbe qui. Quando questa lava si è congelata, era rivolta a nord verso il polo nord. Quando si è formata questa lava gialla, se il polo era nello stesso posto allora il continente avrebbe dovuto essere qui da qualche parte come questo perché la sua lava si è congelata puntando verso nord, ma poi nel tempo quando questo continente si è spostato nella sua posizione attuale con la lava ancora congelata al suo posto, ora punta in una direzione diversa che non è più quella del nord. Se andiamo ancora più indietro nel tempo verso la lava rossa, allora il continente deve essere stato seduto in una posizione simile a questa. Quando la sua lava si è formata, puntava a nord, poi quando questo continente ha attraversato questa rotazione, questa lava era già congelata in posizione, quindi la direzione in cui punta non è nello stesso posto in cui si trova ora il nord. Possiamo costruire un percorso – un percorso di vagabondaggio apparente, se volete – del continente. Possiamo vedere che il continente deve essere andato più o meno così. Questo è nella direzione opposta di quello che abbiamo costruito prima.
Questo vulcano erutta di tanto in tanto, e quando la sua lava si solidifica e si raffredda, registra la direzione del campo magnetico della Terra. Un geologo armato di un magnetometro potrebbe campionare attraverso gli strati di lava solidificata e quindi tracciare la direzione e l’intensità del campo nell’arco di tempo geologico registrato da quel vulcano. In effetti, i geologi hanno fatto questo, e hanno scoperto che la direzione del polo nord non era stazionaria nel tempo, ma invece si era apparentemente spostata un bel po’. C’erano due possibili spiegazioni per questo:
- Oppure il polo era stazionario e il continente si era spostato nel tempo, oppure
- Il continente era stazionario e il polo si era spostato nel tempo.
Seafloor Spreading Saves the Day!
Prima che la tettonica a placche fosse accettata, la maggior parte dei geologi pensava che il polo dovesse essersi spostato. Tuttavia, una volta che furono fatte sempre più misurazioni su diversi continenti, si scoprì che tutti i diversi percorsi di peregrinazione polare non potevano essere conciliati. Il polo non poteva essere in due posti contemporaneamente, e inoltre, i fondali oceanici registravano tutti o il nord o il sud, ma non le direzioni intermedie. Quindi, come potevano lave della stessa età su diverse masse terrestri mostrare direzioni storiche del polo nord diverse l’una dall’altra? Una volta che la diffusione dei fondali marini è stata riconosciuta come un meccanismo valido per lo spostamento della litosfera, i geologi si sono resi conto che questi “percorsi di vagabondaggio polare apparente” potevano essere utilizzati per ricostruire i movimenti passati dei continenti, utilizzando l’ipotesi che il polo era sempre più o meno nello stesso posto (tranne durante le inversioni).
Calcolo di una latitudine paleomagnetica
L’esempio nel mio favoloso disegno dà una descrizione piuttosto vaga dell’idea dietro l’uso dei dati paleomagnetici per ricostruire le posizioni precedenti dei continenti, ma come si fa in realtà? Usiamo i magnetometri.
L’angolo tra il campo magnetico terrestre e l’orizzontale è chiamato inclinazione magnetica. Poiché la Terra è un corpo rotondo in un campo dipolare, l’inclinazione dipende direttamente dalla latitudine. Infatti, la tangente dell’angolo di inclinazione è uguale al doppio della tangente della latitudine magnetica, che è la latitudine alla quale la roccia magnetizzata in modo permanente era seduta quando è diventata magnetizzata. Pertanto, data la conoscenza della vostra posizione attuale e una lettura magnetometrica dell’inclinazione del vostro elemento geologico di interesse, come un flusso di basalto, è possibile calcolare la latitudine magnetica al momento della sua formazione, confrontarla con la vostra posizione attuale, e determinare quanti gradi di latitudine la vostra posizione attuale si è spostata da quando quella roccia si è raffreddata.