Obserwacji określających konieczne cechy dynama dostarczały zarówno obserwacje zmian wiekowych, jak i wyniki prac paleomagnetycznych. Podstawy dla zrozumienia rozpoznanego już wcześniej (Delesse 1849, Malloni 1853, Folgerhaiter 1894) trwałego namagnesowania skał dały fizyczne modele atomu (Rutherford 1911) i sieci krystalicznej ferromagnetyków (Néel 1949). Szczególnie teoria Néela miała podstawowe znaczenie dla paleomagnetyzmu. Umożliwiała zaprojektowanie technik laboratoryjnych polegających na stopniowym rozmagnesowaniu skały, co pozwalało na identyfikację najbardziej stabilnego wektora naturalnej pozostałości magnetycznej (remanencji). Pozwalała także zrozumieć zauważoną już przez Matuyamę (1929) stabilność remanencji w czasie geologicznym, co każdy proponowany model geodynama musiał brać pod uwagę. Elssaser (1955) i Parker (1955) przedstawili magnetohydrodynamiczną wersję dynama, w której zasadniczą rolę w utrzymaniu pola geomagnetycznego odgrywają toroidalne prądy elektryczne, powstające dzięki sile Coriolisa w wirującym i przewodzącym ośrodku jądra Ziemi. Kiedy Hospers (1953, 1954) oraz Clegg i in. (1954) wykazali realność inwersji pola geomagnetycznego, Rikitake (1958) zaproponował dwudyskowy model dynama, który uwzględniał inwersję polarności indukowanego pola magnetycznego. Udokumentowane inwersje zadały ostateczny cios koncepcjom stałego magnesu jako źródła pola geomagnetycznego.
Aczkolwiek istnieje dziś zgodność poglądów, że model geodynama najlepiej wyjaśnia generację pola geomagnetycznego (nie brak jednak innych poglądów, np. Lamb 1883, Barnett 1933 czy Stephenson 1974), to nadal brakuje spójnej teorii tego zagadnienia. Na przeszkodzie rozwiązaniu problemu geodynama staje znikoma wiedza na temat warunków brzegowych i początkowych istniejących w głębokim wnętrzu Ziemi przy jednocześnie nieliniowym charakterze równania magnetohydrodynamicznego. Inne czynniki, jak fale magnetohydrodynamiczne (Braginski 1964) czy niezależna rotacja jądra wewnętrznego (Jeanloz i Romanowicz 1997) mogą dodatkowo komplikować i tak ekstremalnie złożony problem. Szczęśliwie, szybsza rotacja jądra wewnętrznego wynikała już wcześniej z symulacji numerycznych procesów magnetohydrodynamicznych (Glatzmaier i Robins 1996). Jesteśmy bliżej rozwiązania problemu geodynama niż dalej...?
Zakładana dziś konwekcja wewnątrz jądra powinna się przejawiać w postaci toroidalnych wirów magnetycznych na jego powierzchni. Obecność takich wirów przewidywali już Bullard i in. (1950), sugerując ich związek ze zmianami wiekowymi pola geomagnetycznego. Długookresowe cechy fizyczne geodynama mogą być określane dzięki wynikom badań paleomagnetycznych. Burzliwy rozwój paleomagnetyzmu na początku lat pięćdziesiątych miał rozległe konsekwencje nie tylko dla zrozumienia genezy pola geomagnetycznego. Wyznaczane przez Hospersa kierunki remanencji wymagały opisu statystycznego na sferze, nie istniała jednak wtedy odpowiednia metoda. Specjalnie dla potrzeb Hospersa metodę taką, dziś stosowaną szeroko także w innych dziedzinach, opracował Fisher (1953), profesor genetyki na Uniwersytecie w Cambridge.
Paleomagnetyzm wniósł jednak najwięcej do nauk geologicznych. Wykazany związek pomiędzy namagnesowaniem szczątkowym skał a polem geomagnetycznym oraz wprowadzenie przez Hos\-persa pojęcia bieguna paleomagnetycznego okazały się bogate w konsekwencje. Badania archeomagnetyczne pozwoliły śledzić zmiany wiekowe w historycznej skali czasu. Pod koniec 1954 roku powstała pierwsza krzywa wędrówki bieguna dla Anglii (Creer i in. 1954), a niedługo później krzywe kontynentalne, obejmujące ostatnie 400 mln lat. Porównanie krzywych dla Europy i Ameryki Północnej było szokujące, wskazywało bowiem na bliskość obu kontynentów przed milionami lat (Runcorn 1956). Wyśmiewana przez lata hipoteza Wegenera (1912, 1915) o jednym ongiś wielkim kontynencie Pangei wstała z grobu i wyszczerzyła się na prześmiewców. W istocie, test na poprawność hipotezy dryfu kontynentalnego, zaproponowany przez Mercantona (1926), został przeprowadzony z wynikiem pozytywnym.
W tym samym czasie Irving (1956) wykazał, że Dekan był oddzielony od Azji ok. 200 mln lat temu, zaś bieguny Australii oddalone były od równowiekowych z Europy o ok. 90o. Co więcej, Irving wykazał także zgodność paleobiegunów z rozkładem czułych na klimat typów skał, przez co fundamentalna dla paleomagnetyzmu hipoteza osiowego geocentrycznego dipola geomagnetycznego mogła zostać uwiarygodniona.
Ilość zidentyfikowanych inwersji paleomagnetycznych powiększyła się skokowo, kiedy z początkiem lat sześćdziesiątych w dnach oceanów rozpoznano szczegółowo i ujawniono pasowy, symetryczny względem ryftu oceanicznego, wzór rozkładu anomalii magnetycznych (o ich istnieniu wiedziano już od czasów II wojny światowej, przez długi czas trzymano jednak tę wiadomość w tajemnicy). Wykorzystując wiedzę o inwersjach, Vine i Matthews (1963) zinterpretowali anomalie oceaniczne jako sekwencję remanencji o zmiennej polarności, utrwalonej w nowo powstających dnach oceanów. W ten sposób zsyntetyzowali hipotezę ekspansji dna oceanicznego Hessa (1960, 1962) z cyklicznymi odwróceniami dawnego pola geomagnetycznego. Nowa tektonika globalna, tłumacząca genezę łańcuchów górskich, oceanów, łuków wysp, trzęsień ziemi i wulkanów jako efekt ruchu płyt litosfery stała się faktem.
Od kiedy Ziemia ma pole geomagnetyczne? Jak dawno trwa ruch kontynentów, jakie były ich konfiguracje przed powstaniem Pangei VanderVoo 1993, Torsvik i in. 1996 oraz inni, w tym Lewandowski 1998, czy zmienność położeń biegunów paleomagnetycznych to skutek wyłącznie dryfu kontynentalnego, czy geodynamo ma pamięć magnetyczną - to główne pytania, które dzisiaj stoją przed paleomagnetyzmem. Podobnie jednak jak inne metody, ma on swoje ograniczenia metodologiczne, które pozwalają na powstawanie alternatywnych koncepcji ewolucji planety, jak hipoteza ekspansji globu (Carey 1956), czy nowa skrętna tektonika globalna (Stoertvedt 1997).
Podstawowa literatura
E. Irving, ,,The Paleomagnetic Confirmation of Continental
Drift'', EOS, Nov. 1988, s. 994.
R. Jeanloz, B. Romanowicz, ,,Geophysical Dynamics at the Center
of the Earth'', Physics Today, August 1997, s. 22.
M.W. McElhinny, Palaeomagnetism and Plate Tectonics
(Cambridge Univ. Press,
1973).
R.T. Merril, M.W. McElhinny, P.L. McFadden, Magnetic Field
of the Earth, International Geophys. Series, t. 63 (Academic Press,
1996).