Почти коллапс магнитного поля Земли 591 миллион лет назад, возможно, позволил процветать сложной жизни

Подпишитесь на научный информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Си-Эн-Эн
—

Магнитное поле Земли играет важную роль в превращении нашей планеты в обитаемую. Защитный пузырь над атмосферой защищает планету от солнечной радиации, ветра, космических лучей и экстремальных колебаний температуры.

Однако магнитное поле Земли почти рухнуло 591 миллион лет назад, и, по иронии судьбы, это изменение могло сыграть решающую роль в процветании сложной жизни, как показало новое исследование.

«В целом, поле является защитным. Если бы у нас не было поля в начале истории Земли, вода была бы удалена с планеты». Солнечный ветер «(Поток энергичных частиц, текущих от Солнца к Земле)», — сказал Джон Тардуно, профессор геофизики Рочестерского университета в Нью-Йорке и старший автор нового исследования.

«Но в Эдиакаре у нас был замечательный период в эволюции глубин Земли, когда процессы, создающие магнитное поле… стали настолько неэффективными через миллиарды лет, что поле почти полностью разрушилось».

Исследование опубликовано в журнале Земля и окружающая среда 2 мая было обнаружено, что магнитное поле Земли, созданное Движение расплавленного железа во внешнем ядре ЗемлиНа протяжении как минимум 26 миллионов лет он был намного слабее своей нынешней силы. Открытие продолжающегося ослабления магнитного поля Земли также помогло разгадать непреходящую геологическую загадку того, когда сформировалось твердое внутреннее ядро ​​Земли.

Эти временные рамки соответствуют периоду, известному как эдиакарский период, когда первые сложные животные появились на морском дне по мере увеличения количества кислорода в атмосфере и океанах.

Эти странные животные вряд ли напоминают современную жизнь, например, пропеллеры для сквоша, трубки, пирожные и диски. Дикинсониякоторый достигает размера 4,6 футов (1,4 метра), и Медленная, как Кимберелла.

До этого времени жизнь была в основном одноклеточной и микроскопической. Исследователи полагают, что слабое магнитное поле могло привести к увеличению содержания кислорода в атмосфере, что позволило развиться ранней сложной жизни.

Известно, что напряженность магнитного поля Земли колеблется во времени, а кристаллы, сохранившиеся в горных породах, содержат мелкие магнитные частицы, которые фиксируются в записи напряженности магнитного поля Земли.

Первые доказательства того, что магнитное поле Земли значительно ослабло за этот период, появились в 2019 году. Исследование горных пород возрастом 565 миллионов лет В Квебеке это указывало на то, что на тот момент поле было в десять раз слабее, чем сегодня.

Последнее исследование собрало больше геологических доказательств, указывающих на то, что магнитное поле было значительно слабым, поскольку информация, содержащаяся в породе возрастом 591 миллион лет с места на юге Бразилии, указывает на то, что магнитное поле было в 30 раз слабее, чем сегодня.

Слабое магнитное поле не всегда было таким: команда исследовала подобные породы из Южной Африки, возраст которых составляет более двух миллиардов лет, и обнаружила, что тогда магнитное поле Земли было таким же сильным, как и сегодня.

В отличие от сегодняшнего дня, самая внутренняя часть Земли в то время была жидкостью, а не твердым телом, что повлияло на способ генерации магнитного поля, объяснил Тардуно.

«За миллиарды лет этот процесс стал менее эффективным», — сказал он.

«К тому времени, когда мы достигли Эдиакары, поле уже было на последнем издыхании. Оно было на грани коллапса. Но, к счастью для нас, оно стало достаточно холодным, и внутреннее ядро ​​начало генерировать (усиливать магнитное поле)».

Появление в это время древнейших сложных форм жизни, плавающих по морскому дну, связано с повышением уровня кислорода. Некоторые животные, такие как губки и микроскопические животные, могут выжить при низком уровне кислорода, но более крупным животным с более сложным телом, способным двигаться, требуется больше кислорода, сказал Тардуно.

Традиционно повышение содержания кислорода в это время приписывают фотосинтезирующим организмам, таким как цианобактерии, которые производят кислород, что позволяет ему постепенно накапливаться в воде с течением времени, объяснил соавтор исследования Шухай Сяо, профессор геобиологии Технологического института Вирджинии в США. .

Однако новое исследование предложило альтернативную или дополнительную гипотезу, которая предполагает увеличение потерь водорода в космос, когда магнитное поле Земли слабое.

«Магнитосфера защищает Землю от солнечного ветра, тем самым удерживая атмосферу прикрепленной к Земле. Более слабая магнитосфера означает потерю более легких газов, таких как водород, из атмосферы Земли», — добавил Сяо по электронной почте.

По словам Тардуно, одновременно может происходить несколько процессов.

«Мы не оспариваем тот факт, что один или несколько из этих процессов происходили одновременно, но слабое поле могло позволить кислороду превысить порог, что способствовало развитию радиации у животных», — сказал Тардуно.

Питер Дрисколл, научный сотрудник Лаборатории Земли и планет Научного института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, сказал, что он согласен с выводами исследования о слабом магнитном поле Земли, но утверждается, что слабое магнитное поле может повлиять на кислород в атмосфере. атмосфера. Биологическую эволюцию трудно оценить. Он не участвовал в исследовании.

«Мне трудно оценить обоснованность этого утверждения, поскольку влияние, которое планетарные магнитные поля могут оказывать на климат, недостаточно изучено», — сказал он по электронной почте.

Их гипотеза была «твердо обоснованной», сказал Тардуно, но доказательство причинно-следственной связи потребовало бы десятилетий тяжелой работы, учитывая, как мало известно о животных, живших в то время.

Геологический анализ также выявил важные подробности о самой внутренней части центра Земли.

По оценкам, когда внутреннее ядро ​​планеты могло затвердеть — когда железо впервые кристаллизовалось в центре планеты — варьируется от 500 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад.

тот Исследование силы магнитного поля Земли Указывает на этот возраст Внутреннее ядро ​​Земли Он находится на более молодом конце этой временной шкалы, где он затвердел 565 миллионов лет назад, позволив магнитному щиту Земли прийти в норму.

«Наблюдения, кажется, подтверждают утверждение о том, что внутреннее ядро ​​впервые сформировалось вскоре после этого, подталкивая геодинамо (механизм, создающий магнитное поле) из слабого нестабильного состояния в сильное стабильное дипольное поле», — сказал Дрисколл.

По словам Тардуно, восстановление напряженности поля после Эдиакарского периода по мере роста внутреннего ядра могло сыграть важную роль в предотвращении высыхания богатой водой Земли.

Что касается экзотических животных эдиакарского периода, то все они исчезли уже к следующему кембрийскому периоду, когда Разнообразие жизни взорвалось Привычные сегодня ветви древа жизни сформировались за сравнительно короткое время.