Niemal załamanie ziemskiego pola magnetycznego 591 milionów lat temu mogło umożliwić rozkwit złożonego życia

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Ziemskie pole magnetyczne odgrywa główną rolę w przystosowaniu naszej planety do zamieszkania. Bańka ochronna nad atmosferą chroni planetę przed promieniowaniem słonecznym, wiatrem, promieniowaniem kosmicznym i ekstremalnymi wahaniami temperatury.

Jednak nowe badania wykazały, że ziemskie pole magnetyczne prawie się załamało 591 milionów lat temu i, jak na ironię, zmiana ta mogła odegrać kluczową rolę w rozkwicie złożonego życia.

„Ogólnie rzecz biorąc, pole to pełni funkcję ochronną. Gdybyśmy nie mieli pola na początku historii Ziemi, woda zostałaby usunięta z planety przez wiatr słoneczny (strumień energetycznych cząstek płynący od Słońca w kierunku Ziemi)” – powiedział John Tarduno, profesor geofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim).” Rochester w stanie Nowy Jork i główny autor nowego badania.

„Ale w ediakaranie mieliśmy niezwykły okres w ewolucji głębokiej Ziemi, kiedy procesy tworzące pole magnetyczne… po miliardach lat stały się tak nieefektywne, że pole prawie całkowicie się zawaliło”.

Badanie opublikowano w czasopiśmie Komunikacja o Ziemi i Środowisku 2 maja odkryto, że ziemskie pole magnetyczne, wytworzone przez Ruch roztopionego żelaza w zewnętrznym jądrze ZiemiOd co najmniej 26 milionów lat był znacznie słabszy niż jego obecna siła. Odkrycie ciągłego osłabiania pola magnetycznego Ziemi pomogło także rozwiązać trwałą zagadkę geologiczną dotyczącą powstania stałego jądra wewnętrznego Ziemi.

Te ramy czasowe odpowiadają okresowi znanemu jako okres ediakaru, kiedy to pierwsze złożone zwierzęta pojawiły się na dnie morskim wraz ze wzrostem poziomu tlenu w atmosferze i oceanach.

Te dziwne zwierzęta ledwo przypominają dzisiejsze życie – wachlarze do squasha, rurki, ciasta i krążki, takie jak Dickinsonia, które dorastają do 4,6 stopy (1,4 metra) i Powolna jak Kimberella.

Przed tym czasem życie było w dużej mierze jednokomórkowe i mikroskopijne. Naukowcy uważają, że słabe pole magnetyczne mogło doprowadzić do zwiększenia zawartości tlenu w atmosferze, co umożliwiło ewolucję wczesnego, złożonego życia.

Wiadomo, że siła pola magnetycznego Ziemi zmienia się w czasie, a kryształy zachowane w skałach zawierają drobne cząsteczki magnetyczne, które są zapisywane w zapisie siły pola magnetycznego Ziemi.

Pierwsze dowody na znaczne osłabienie pola magnetycznego Ziemi w tym okresie pojawiły się w 2019 roku Badanie skał sprzed 565 milionów lat w Quebecu, co wskazywało, że w tamtym momencie pole było dziesięć razy słabsze niż obecnie.

W najnowszym badaniu zebrano więcej dowodów geologicznych wskazujących, że pole magnetyczne było znacznie słabe, ponieważ informacje zawarte w skale sprzed 591 milionów lat pochodzącej ze stanowiska w południowej Brazylii wskazują, że pole magnetyczne było 30 razy słabsze niż obecnie.

Słabe pole magnetyczne nie zawsze tak było: zespół zbadał podobne skały z Republiki Południowej Afryki sprzed ponad dwóch miliardów lat i odkrył, że w tamtych czasach ziemskie pole magnetyczne było równie silne jak obecnie.

W przeciwieństwie do dzisiejszych czasów, najbardziej wewnętrzna część Ziemi była wówczas cieczą, a nie ciałem stałym, co wpływało na sposób wytwarzania pola magnetycznego – wyjaśnił Tarduno.

„W ciągu miliardów lat proces ten stał się mniej wydajny” – powiedział.

„Zanim dotarliśmy do Ediacary, pole było już na wyczerpaniu. Już prawie się zawaliło. Ale na szczęście dla nas zrobiło się na tyle zimno, że jądro wewnętrzne zaczęło generować (wzmacniając pole magnetyczne)”.

Pojawienie się najstarszych złożonych form życia unoszących się w tym czasie na dnie morskim jest związane ze wzrostem poziomu tlenu. Niektóre zwierzęta, takie jak gąbki i mikroskopijne zwierzęta, mogą przetrwać przy niskim poziomie tlenu, ale większe zwierzęta o bardziej złożonych ciałach, które się poruszają, potrzebują więcej tlenu – powiedział Tarduno.

Tradycyjnie wzrost zawartości tlenu w tym czasie przypisywano organizmom fotosyntetyzującym, takim jak cyjanobakterie, które wytwarzały tlen, umożliwiając jego równomierne gromadzenie się w wodzie w miarę upływu czasu, wyjaśnił współautor badania Shuhai Xiao, profesor geobiologii w Virginia Tech.

Jednak w ramach nowych badań zaproponowano alternatywną lub uzupełniającą hipotezę, która zakłada zwiększoną utratę wodoru w przestrzeń kosmiczną, gdy ziemskie pole magnetyczne jest słabe.

„Magnosfera chroni Ziemię przed wiatrem słonecznym, utrzymując w ten sposób atmosferę związaną z Ziemią. Słabsza magnetosfera oznacza utratę lżejszych gazów, takich jak wodór, z atmosfery ziemskiej” – dodał Xiao w e-mailu.

Tarduno powiedział, że możliwe jest jednoczesne wystąpienie wielu procesów.

„Nie kwestionujemy faktu, że jeden lub więcej z tych procesów zachodziło jednocześnie, jednak słabe pole mogło spowodować przekroczenie progu tlenu, co ułatwiło ewolucję promieniowania zwierząt” – powiedział Tarduno.

Peter Driscoll, naukowiec pracujący w Earth and Planetary Laboratory w Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie, powiedział, że zgadza się z wynikami badania dotyczącymi słabego pola magnetycznego Ziemi, twierdzi jednak, że słabe pole magnetyczne może wpływać na tlen w atmosferze. atmosfera. Ewolucja biologiczna była trudna do oceny. Nie brał udziału w badaniu.

„Trudno mi ocenić zasadność tego twierdzenia, ponieważ wpływ, jaki planetarne pola magnetyczne mogą mieć na klimat, nie jest dobrze poznany” – powiedział w e-mailu.

Ich hipoteza była „dobrze ugruntowana” – powiedział Tarduno, ale udowodnienie związku przyczynowego wymagałoby dziesięcioleci trudnej pracy, biorąc pod uwagę, jak niewiele wiadomo o zwierzętach, które żyły w tamtych czasach.

Analiza geologiczna ujawniła także ważne szczegóły dotyczące najgłębszej części centrum Ziemi.

Szacunki, kiedy wewnętrzne jądro planety mogło zestalić się – kiedy żelazo po raz pierwszy skrystalizowało się w centrum planety – wahają się od 500 milionów do 2,5 miliarda lat temu.

the Badania siły pola magnetycznego Ziemi Wyniki te sugerują, że wiek wewnętrznego jądra Ziemi przypada na młodszy koniec tej skali czasu, kiedy to jądro zestaliło się po 565 milionach lat temu, umożliwiając odbicie tarczy magnetycznej Ziemi.

„Obserwacje zdają się potwierdzać tezę, że jądro wewnętrzne utworzyło się wkrótce po tym czasie, wypychając geodynamo (mechanizm wytwarzający pole magnetyczne) ze słabego, niestabilnego stanu do silnego, stabilnego pola dipolowego” – powiedział Driscoll.

Przywrócenie natężenia pola po ediakaranie, w miarę wzrostu wewnętrznego jądra, mogło odegrać ważną rolę w zapobieganiu wysychaniu bogatej w wodę Ziemi, powiedział Tarduno.

Jeśli chodzi o egzotyczne zwierzęta ediakaru, wszystkie zniknęły w następnym kambrze, kiedy różnorodność życia eksplodowała i w stosunkowo krótkim czasie utworzyły się gałęzie znanego dziś drzewa życia.