Ученые десятилетиями обсуждают, играет ли магнитное поле Земли роль в поддержании планеты обитаемой. Этот вопрос особенно важен, потому что Земля отличается от других каменистых планет:
- она имеет долговечное магнитное поле, генерируемое глубоко в ядре;
- её атмосфера богата кислородом, поддерживая сложную жизнь сотни миллионов лет.
В недавнем исследовании NASA представлены заключения - изменялись ли эти два свойства планеты синхронно на протяжении геологического времени. В отличие от изучения кратковременных событий, ученые сосредоточились на медленных тенденциях за последние 540 миллионов лет, опираясь на реальные геологические данные, а не на модели или прогнозы. Сопоставление двух независимых наборов данных позволяет исследовать, может ли связь между магнитным полем Земли и обитаемостью быть сильнее, чем считалось ранее.
Исследование NASA: магнитное поле и стабильность кислорода
Чтобы ответить на вопрос, исследователи обратились к камням, сформировавшимся миллионы лет назад. Многие из них сохраняют слабые магнитные сигналы, «замороженные» при остывании. Эти сигналы позволяют оценить силу магнитного поля Земли в разные периоды прошлого. Несмотря на неполноту записей, они дают общее представление о том, как поле менялось на протяжении фанерозойской эры.
Кислород сам по себе не оставляет прямых «ископаемых», но его наличие влияет на химический состав окружающей среды. Следы в осадочных породах, почвах и окаменелостях позволяют косвенно оценить уровень кислорода в атмосфере. Эти данные показывают, что кислородная концентрация не была постоянной: общий тренд роста сопровождался периодами необычно высокого содержания, особенно в позднем палеозое.
Совпадение роста на сотни миллионов лет
Сопоставление двух временных линий выявило интересный паттерн:
- и сила магнитного поля, и уровень кислорода постепенно росли на протяжении долгого периода
- особенно заметен рост между примерно 330 и 220 миллионами лет назад
Эти совпадения впечатляют, поскольку данные формировались из полностью разных источников.
Статистическая проверка исключает случайность
Ученые проверили, могло ли совпадение быть случайным. Реальные данные сравнивали с множеством смоделированных наборов, имитирующих шум и неопределенность. В большинстве случаев случайные данные не воспроизводили наблюдаемую связь. Наибольшее совпадение наблюдалось при точном совмещении временных рядов, без заметной задержки между ними.
Связь проявляется только на очень длинных масштабах
Анализ краткосрочных колебаний дал другой результат - связь исчезала, если рассматривать периоды всего несколько миллионов лет. Это указывает, что связь не вызвана внезапными событиями, а отражает медленные процессы глубоко внутри Земли, разворачивающиеся на протяжении сотен миллионов лет.
Магнитное поле как фактор сохранения кислорода
Сильное магнитное поле лучше защищает атмосферу от солнечных частиц, которые могли бы уносить газы в космос. На протяжении огромных временных интервалов такая защита может снижать потерю кислорода.
Кроме того, магнитное поле связано с движениями ядра и мантии, которые управляют вулканизмом, выветриванием и поступлением питательных веществ. Все эти процессы определяют производство и потребление кислорода.
Таким образом, исследования показывают, что глубинные процессы планеты косвенно поддерживают жизнь на поверхности, без явных внешних изменений или катастрофических событий.
Статья составлена на основании оригинального источника.