Takmer kolaps magnetického poľa Zeme pred 591 miliónmi rokov mohol umožniť rozkvet zložitého života

Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír s novinkami o fascinujúcich objavoch, vedeckých pokrokoch a ďalších,

cnn
,

Magnetické pole Zeme zohráva dôležitú úlohu pri vytváraní obývateľnosti našej planéty. Ochranná bublina v atmosfére chráni planétu pred slnečným žiarením, vetrom, kozmickým žiarením a divokými výkyvmi teplôt.

Magnetické pole Zeme však bolo takmer zničené pred 591 miliónmi rokov a táto zmena mohla, paradoxne, zohrať kľúčovú úlohu v rozkvete komplexného života, odhalil nový výskum.

„Oblasť je vo všeobecnosti ochranná. Ak by sme na začiatku histórie Zeme nemali žiadnu guľu, voda by bola z planéty odstránená. slnečný vietor (prúd energetických častíc prúdiacich zo Slnka smerom k Zemi),“ povedal John Tarduno, profesor geofyziky na University of Rochester v New Yorku a hlavný autor novej štúdie.

„Ale v Ediacare sme mali fascinujúce obdobie vo vývoji hlbokej Zeme, keď sa procesy, ktoré vytvárajú magnetické pole, stali po miliardách rokov také neefektívne, že pole takmer úplne skolabovalo.“

Štúdia publikovaná v časopise komunikácia Zem a životné prostredie 2. mája sa zistilo, že magnetické pole Zeme, ktoré je produkované o Pohyb roztaveného železa vo vonkajšom jadre Zeme, bola výrazne slabšia ako jej súčasná sila počas obdobia najmenej 26 miliónov rokov. Objav neustáleho oslabovania zemského magnetického poľa tiež pomohol vyriešiť pretrvávajúcu geologickú záhadu, kedy sa vytvorilo pevné vnútorné jadro Zeme.

Tento časový rámec zodpovedá ediakarskému obdobiu, keď sa na dne oceánu objavili prvé komplexné živočíchy, keď sa zvýšilo percento kyslíka v atmosfére a oceáne.

Tieto zvláštne zvieratá sa sotva podobajú tým, ktoré ožívajú dnes – ako napríklad tekvicové vejáre, rúrky a šišky a disky. dickinsoniaktorých veľkosť narástla na 4,6 stôp (1,4 m), a lenivá kimberella,

Pred týmto časom bol život predovšetkým jednobunkový a mikroskopický. Výskumníci sa domnievajú, že slabé magnetické pole mohlo viesť k zvýšeniu kyslíka v atmosfére, čo umožnilo vývoj skorého zložitého života.

Je známe, že intenzita magnetického poľa Zeme v priebehu času kolíše a kryštály zachované v hornine obsahujú drobné magnetické častice, ktoré blokujú záznamy o intenzite magnetického poľa Zeme.

Prvý dôkaz, že magnetické pole Zeme počas tohto obdobia výrazne zoslablo, prišiel v roku 2019. Štúdium hornín starých 565 miliónov rokov V Quebecu bolo navrhnuté, že ihrisko v tom čase bolo 10-krát slabšie ako dnes.

Najnovšia štúdia zhromažďuje viac geologických dôkazov, ktoré naznačujú, že magnetické pole sa dramaticky oslabilo, pričom informácie obsiahnuté v 591 miliónov rokov starej skale z lokality v južnej Brazílii odhaľujú, že región bol voči súčasnej vlne zraniteľnejší ako dnes. Bol 30 krát slabší.

Slabé magnetické pole nebolo vždy takéto: Tím skúmal podobné horniny v Južnej Afrike, ktoré boli staré viac ako 2 miliardy rokov a zistili, že v tom čase bolo magnetické pole Zeme také silné ako dnes.

Na rozdiel od súčasnosti bolo vnútro Zeme v tom čase tekuté, nie pevné, čo ovplyvnilo spôsob generovania magnetických polí, vysvetlil Tarduno.

„Tento proces sa stáva najmenej efektívnym za posledné miliardy rokov,“ povedal.

„A kým sa dostaneme do Ediacaranu, planina je na svojej poslednej zastávke. Takmer sa zrúti. Ale potom sa našťastie pre nás ochladilo natoľko, že začalo generovať vnútorné jadro (zosilnenie magnetického poľa).

Vznik najstaršieho komplexného života, ktorý sa v tejto dobe mohol vyskytovať pozdĺž oceánskeho dna, súvisí so zvýšenou hladinou kyslíka. Niektoré zvieratá môžu prežiť pri nízkej hladine kyslíka, ako sú špongie a mikroskopické zvieratá, ale väčšie zvieratá so zložitejším telom vyžadujú viac kyslíka, povedal Tarduno.

Tradične sa nárast kyslíka počas tohto obdobia pripisuje fotosyntetickým organizmom, ako sú sinice, ktoré produkujú kyslík, čo mu umožňuje v priebehu času neustále pribúdať vo vode, uviedla štúdia profesora geobiológie na Virginia Tech a spoluautora Shuhai Xiao. .

Nový výskum však naznačuje alternatívnu alebo doplnkovú hypotézu zahŕňajúcu zvýšené straty vodíka vo vesmíre, keď geomagnetické pole slabne.

„Magnetosféra chráni Zem pred slnečným vetrom, čím udržuje atmosféru na Zemi. Oslabená magnetosféra teda znamená, že ľahšie plyny ako vodík sa zo zemskej atmosféry stratia,“ dodal Xiao e-mailom.

Tarduno povedal, že niekoľko procesov mohlo prebiehať súčasne.

„Nespochybňujeme, že jeden alebo viacero z týchto procesov prebiehalo súčasne. Ale slabé pole by umožnilo okysličeniu prekročiť prah, čím by napomohlo žiareniu zvierat (evolúcii), “povedal Tarduno.

Peter Driscoll, vedecký pracovník Zemského a planetárneho laboratória v Carnegieho inštitútu pre vedu vo Washingtone, DC, uviedol, že súhlasí so zisteniami štúdie o slabosti zemského magnetického poľa, ale tvrdí, že slabé magnetické pole by mohlo ovplyvniť atmosférický kyslík. A biologickú evolúciu bolo ťažké posúdiť. Nebol zapojený do štúdie.

„Je pre mňa ťažké posúdiť pravdivosť tohto tvrdenia, pretože účinky planetárnych magnetických polí na klímu nie sú veľmi dobre pochopené,“ uviedol e-mailom.

Tarduno povedal, že jeho hypotéza bola „pevná“, ale dokazovanie príčinnej súvislosti by mohlo trvať desaťročia náročnej práce, vzhľadom na to, ako málo sa vie o zvieratách žijúcich v súčasnosti.

Geologická analýza odhalila aj podrobnosti o najvnútornejšej časti zemského jadra.

Odhady, kedy mohlo vnútorné jadro planéty stuhnúť – keď železo v strede planéty prvýkrát vykryštalizovalo – sa pohybovali pred 500 miliónmi až 2,5 miliardami rokov.

Výskum intenzity magnetického poľa Zeme naznačuje, že vek Vnútorné jadro Zeme je na mladom konci tejto časovej škály, stáva sa pevným po 565 miliónoch rokov a umožňuje magnetickému štítu Zeme odraziť sa späť.

Driscoll povedal: „Zdá sa, že pozorovania podporujú tvrdenie, že vnútorné jadro sa prvýkrát nukleovalo krátko po tomto čase, čím posunulo geodynamo (mechanizmus, ktorý vytvára magnetické pole) zo slabého, nestabilného stavu do silného a stabilného dipólového poľa.“ .“

Tarduno povedal, že obnovenie sily poľa po Ediacare spolu s rastom vnútorného jadra bolo pravdepodobne dôležité, aby sa zabránilo vysychaniu Zeme bohatej na vodu.

Čo sa týka zvláštnych zvierat Ediakaru, všetky zmizli v nasledujúcom kambrickom období. rozmanitosť života explodovala A konáre dnes známeho stromu života sa sformovali v relatívne krátkom čase.