Магнитное поле Земли играет ключевую роль в том, чтобы сделать нашу планету пригодной для жизни. Защитный пузырь над атмосферой защищает планету от солнечной радиации, ветров, космических лучей и резких перепадов температуры.
Однако магнитное поле Земли почти разрушилось 591 миллион лет назад, и это изменение, как это ни парадоксально, могло сыграть ключевую роль в расцвете сложной жизни, показало новое исследование.
“В целом, поле является защитным. Если бы у нас не было поля на ранней стадии истории Земли, вода была бы унесена с планеты солнечным ветром (потоком заряженных частиц, идущих от солнца к Земле), - говорит Джон Тардуно, профессор геофизики из университета Рочестера в Нью-Йорке и старший автор новой научной статьи. - Но в Эдиакарском регионе у нас был захватывающий период в развитии глубинных слоев Земли, когда процессы, создающие магнитное поле, … стали настолько неэффективными после миллиардов лет, что поле почти полностью разрушилось”.
Научная статья, опубликованная в журнале Communications Earth & Environment 2 мая, показала, что магнитное поле Земли, которое создается за счет движения расплавленного железа во внешнем ядре Земли, было значительно слабее его нынешней силы в течение по меньшей мере 26 миллионов лет. Открытие устойчивого ослабления магнитного поля Земли также помогло разрешить давнюю геологическую загадку о том, когда сформировалось твердое внутреннее ядро Земли.
Эти временные рамки совпадают с периодом, известным как эдиакарский, когда самые первые сложные животные появились на морском дне по мере увеличения процентного содержания кислорода в атмосфере и океане.
Эти странные животные едва напоминали современную жизнь — мягкие веера, трубочки и пончики, а также диски, такие как дикинсония, размер которой достигал 4,6 фута (1,4 метра), и слизеподобная кимберелла.
До этого жизнь была в основном одноклеточной и микроскопической. Исследователи полагают, что слабое магнитное поле, возможно, привело к увеличению содержания кислорода в атмосфере, позволив развиться ранней сложной жизни.
Раскрытие близкого к коллапсу магнитного поля
Известно, что интенсивность магнитного поля Земли колеблется с течением времени, и кристаллы, сохранившиеся в горных породах, содержат крошечные магнитные частицы, которые фиксируют интенсивность магнитного поля Земли.
Первые доказательства того, что магнитное поле Земли значительно ослабло в этот период, были получены в 2019 году в результате исследования горных пород возрастом 565 миллионов лет в Квебеке, которое показало, что на тот момент поле было в 10 раз слабее, чем сегодня.
Последнее исследование собрало больше геологических свидетельств, указывающих на резкое ослабление магнитного поля, при этом информация, содержащаяся в камне возрастом 591 миллион лет со стоянки на юге Бразилии, предполагает, что поле было в 30 раз слабее, чем сегодня.
Слабое магнитное поле не всегда было таким: команда исследовала аналогичные породы из Южной Африки, возраст которых превышает 2 миллиарда лет, и обнаружила, что в тот момент магнитное поле Земли было таким же сильным, как и сегодня.
В отличие от сегодняшнего дня, объяснил Тардуно, тогда самая внутренняя часть Земли была жидкой, а не твердой, что влияло на способ генерации магнитного поля.
“На протяжении миллиардов лет этот процесс становится все менее и менее эффективным, - сказал он. - И к тому времени, когда мы добираемся до Эдиакара, поле находится на последнем издыхании. Оно почти разрушается. Но затем, к счастью для нас, стало достаточно прохладно, что внутреннее ядро начало генерировать (усиливая магнитное поле)".
Появление самой ранней сложной жизни, которая могла существовать на морском дне в это время, связано с повышением уровня кислорода. Некоторые животные могут выживать при низком уровне кислорода, такие как губки и микроскопические животные, но более крупные животные с более сложными телами, которые двигаются, нуждаются в большем количестве кислорода, сказал Тардуно.
Традиционно увеличение содержания кислорода в течение этого времени приписывалось фотосинтезирующим организмам, таким как цианобактерии, которые вырабатывали кислород, позволяя ему стабильно накапливаться в воде с течением времени, объяснил соавтор научной статьи Шухай Сяо, профессор геобиологии в Virginia Tech.
Однако новое исследование предложило альтернативную или дополнительную гипотезу, предполагающую повышенную потерю водорода в космос при слабом геомагнитном поле.
“Магнитосфера защищает Землю от солнечного ветра, таким образом удерживая атмосферу на Земле. Таким образом, более слабая магнитосфера означает, что более легкие газы, такие как водород, были бы утеряны из атмосферы Земли", - добавил Сяо.
Тардуно сказал, что одновременно могло происходить несколько процессов.
“Мы не оспариваем, что один или несколько из этих процессов происходили одновременно. Но слабое поле, возможно, позволило насыщению кислородом превысить порог, способствуя радиации животных (эволюции)”, - сказал Тардуно.
Питер Дрисколл, штатный научный сотрудник Лаборатории Земли и планет Научного института Карнеги в Вашингтоне, сказал, что он согласен с выводами исследования о слабости магнитного поля Земли, но утверждение о том, что слабое магнитное поле могло повлиять на атмосферный кислород и биологическую эволюцию, трудно оценить. Он не участвовал в исследовании.
“Мне трудно оценить правдивость этого утверждения, потому что влияние, которое магнитные поля планеты могут оказывать на климат, не очень хорошо изучено”, - уточнил он.
Тардуно сказал, что их гипотеза “убедительна”, но на доказательство причинно-следственной связи могут потребоваться десятилетия сложной работы, учитывая, как мало известно о животных, живших в то время.
Тайна внутреннего ядра
Геологический анализ также выявил красноречивые подробности о самой внутренней части центра Земли.
Оценки того, когда внутреннее ядро планеты могло затвердеть — когда железо впервые кристаллизовалось в центре планеты — когда-то варьировались от 500 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад.
Исследование напряженности магнитного поля Земли предполагает, что возраст внутреннего ядра Земли находится на более молодом конце этой временной шкалы, оно затвердело после 565 миллионов лет назад и позволило магнитному щиту Земли восстановиться.
“Наблюдения, по-видимому, подтверждают утверждение о том, что внутреннее ядро впервые зародилось вскоре после этого времени, переведя геодинамику (механизм, создающий магнитное поле) из слабого, нестабильного состояния в сильное, стабильное дипольное поле”, - сказал Дрисколл.
Тардуно сказал, что восстановление напряженности поля после Эдиакарского периода с ростом внутреннего ядра, вероятно, было важно для предотвращения высыхания богатой водой Земли.
Что касается причудливых животных Эдиакара, то все они исчезли к следующему кембрийскому периоду, когда разнообразие жизни резко возросло и ветви древа жизни, знакомого сегодня, сформировались за относительно короткое время.
Буду несказанно благодарен если, зайдя однажды, останетесь с каналом навсегда.
Желающие поддержать канал, в ЧЕТВЁРТЫЙ раз поднимающийся из дзеновских руин, могут присылать донаты.
Номер карты Сбербанка — 2202 2068 8896 0247 (Александр Васильевич Ж.). Пожалуйста, сопроводите перевод сообщением: «Для Каморки».