Jak Ziemia uniknęła marsjańskiego losu? Starożytne skały niosą wskazówki

Około 1800 mil pod naszymi stopami wirowanie ciekłego żelaza w zewnętrznym jądrze Ziemi generuje ochronne pole magnetyczne naszej planety. To pole magnetyczne jest niewidoczne, ale niezbędne do życia na Ziemi, ponieważ chroni planetę przed wiatrem słonecznym – strumieniami promieniowania słonecznego.

Jednak około 565 milionów lat temu pole magnetyczneJego siła spadła do 10 procent dzisiejszej siły. Potem w tajemniczy sposób pole odbiło się, odzyskując swoją siłę przed kambryjską eksplozją wielokomórkowego życia na Ziemi.

Co spowodowało odbicie pola magnetycznego?

Według nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z University of Rochester, ta regeneracja nastąpiła w ciągu kilkudziesięciu milionów lat – szybko w geologicznej skali czasu – i zbiegła się z powstaniem stałego wewnętrznego jądra Ziemi, co sugeruje, że rdzeń jest prawdopodobnie bezpośrednią przyczyną .

„Wewnętrzny rdzeń jest bardzo ważny” – mówi John Tarduno, profesor geofizyki na Wydziale Nauk o Ziemi i Środowisku oraz dziekan wydziału sztuki, nauki i badań inżynieryjnych w Rochester. „Tuż przed tym, jak rdzeń wewnętrzny zaczął rosnąć, pole magnetyczne miało się załamać, ale gdy tylko rdzeń wewnętrzny zaczął rosnąć, pole zostało odnowione”.

W artykule opublikowanym w Połączenia z naturąW tym artykule naukowcy zidentyfikowali kilka kluczowych dat w historii jądra wewnętrznego, w tym dokładniejsze oszacowanie jego wieku. Badania dostarczają wskazówek na temat historii i przyszłego rozwoju Ziemi oraz tego, jak stała się planetą nadającą się do zamieszkania, a także ewolucji innych planet w Układzie Słonecznym.

Odblokuj informacje w starożytnych skałach

Ziemia składa się z warstw: skorupy, na której istnieje życie; The płaszcz, najgrubsza warstwa na Ziemi; Stopiony rdzeń zewnętrzny i stały rdzeń wewnętrzny, który z kolei składa się z zewnętrznego rdzenia wewnętrznego i głębszego rdzenia wewnętrznego.

Pole magnetyczne Ziemi powstaje w jej zewnętrznym jądrze, gdzie wprawia w ruch płynne żelazo prądy elektryczneNapędza zjawisko zwane geodynamo, które wytwarza pole magnetyczne.

Ze względu na związek pola magnetycznego z jądrem Ziemi, naukowcy od dziesięcioleci próbują określić, jak zmieniało się pole magnetyczne i jądro Ziemi w historii naszej planety. Nie mogą bezpośrednio mierzyć pola magnetycznego ze względu na położenie i ekstremalne temperatury materiałów w rdzeniu. Na szczęście minerały, które unoszą się na powierzchnię Ziemi, zawierają maleńkie cząstki magnetyczne, które blokują kierunek i intensywność pola magnetycznego, gdy minerały ochładzają się ze stanu stopionego.

Aby lepiej ograniczyć żywotność i wzrost jądra wewnętrznego, Tarduno i jego zespół użyli dwutlenku węgla₂ Laser in vitro i nadprzewodnikowe urządzenie interferencji kwantowej (SQUID) do analizy kryształów skalenia ze skał anortozytu. Te kryształy mają wewnątrz maleńkie igły magnetyczne, które są „idealnymi rejestratorami magnetycznymi”, mówi Tarduno.

Badając magnetyzm uwięziony w starożytnych kryształach – polu znanym jako paleomagnetyzm – naukowcy zidentyfikowali dwie ważne nowe daty w historii jądra wewnętrznego:

• 550 milionów lat temu: Czas, w którym pole magnetyczne zaczęło się gwałtownie regenerować po zapaści, około 15 milionów lat wcześniej. Naukowcy przypisują szybką regenerację pola magnetycznego powstawaniu a solidna stal wewnętrzna który ponownie naładował stopiony rdzeń zewnętrzny i przywrócił siłę pola magnetycznego.
• 450 milionów lat temu: Czas, w którym zmieniła się struktura rosnącego rdzenia wewnętrznego, wskazując granicę między rdzeniem wewnętrznym a zewnętrznym. Te zmiany w rdzeniu wewnętrznym pokrywają się mniej więcej w tym samym czasie ze zmianami w strukturze górnej półki, ze względu na: płyty tektoniczne na dachu.

„Ponieważ dokładniej ograniczyliśmy wiek jądra wewnętrznego, możemy zbadać fakt, że obecny rdzeń wewnętrzny składa się w rzeczywistości z dwóch części” – mówi Tarduno. „Ruchy płyt tektonicznych na powierzchni Ziemi pośrednio wpłynęły na wewnętrzne jądro, a historia tych ruchów jest wyryta głęboko w ziemi w strukturze wewnętrznego jądra”.

Unikaj marsjańskiego losu

Lepsze zrozumienie dynamiki i wzrostu jądra wewnętrznego i pola magnetycznego ma ważne implikacje, nie tylko w odkrywaniu przeszłości Ziemi i przewidywaniu jej przyszłości, ale także w ujawnianiu sposobów, w jakie inne planety mogą tworzyć tarcze magnetyczne i utrzymywać warunki niezbędne do życie portowe.

Naukowcy uważają, że na przykład Mars miał kiedyś pole magnetyczne, ale to pole uległo rozproszeniu, pozostawiając planetę podatną na jego działanie. wiatr słoneczny A powierzchnia bez oceanów. Chociaż nie jest jasne, czy brak pola magnetycznego doprowadzi Ziemię do tego samego losu, „Ziemia z pewnością wiele straci Woda „Gdyby pole magnetyczne Ziemi nie zostało odnowione, planeta byłaby bardziej sucha i znacznie różniłaby się od dzisiejszej” – mówi Tarduno.

Mówi, że jeśli chodzi o ewolucję planet, badania podkreślają znaczenie tarczy magnetycznej i mechanizmu jej zachowania.

„Te badania naprawdę podkreślają potrzebę osiągnięcia czegoś takiego jak wzrost Wewnętrzny rdzeń który utrzymuje pole magnetyczne przez okres życia planety – kilka miliardów lat. ”