Стародавні камені розкрили секрет магнітного поля Землі

Породи, що утворилися близько 3,7 мільярдів років тому в ранньому археї, дали нам раннє уявлення про магнітне поле Землі.

Це був час, коли Земля, можливо, все ще була огорнута водою, а раннє життя тільки починало зароджуватися – і нещодавно виявлені сліди планетарної магнітосфери показують, що вона була на диво схожа на невидиму структуру, яка досі захищає Землю. Дослідження команди було опубліковано у журналі Geophysical Research: Solid Earth .

Читайте також: Вчені розкрили силу давнього магнітного поля Землі

Це відкриття може допомогти вченим зрозуміти ранню історію Землі та фактори, що сприяли виникненню життя. Крім того, докладний аналіз може допомогти виміряти ранні сліди магнітного поля Землі в інших місцях по всьому світу, допомагаючи відтворити його глобальну форму та еволюцію протягом 4,5 мільярдів років життя планети.

Магнітне поле Землі є величезною оболонкою, яка оточує нашу планету. Вважається, що вона генерується глибоко у напрямку до ядра, де обертання конвекційної рідини, що веде, відомої як геодинамо, перетворює кінетичну енергію в електричні і магнітні поля, які викидаються в космос.

Вчені також вважають, що ми зобов'язані цьому магнітному полю за житло Землі: воно захищає атмосферу від швидкого руйнування сонячним вітром і відводить шкідливе випромінювання. Про що ми маємо менш чітке уявлення, то це про те, як магнітне поле розвивалося протягом історії Землі. Як вона виглядала, коли наша планета була молодою, і як вона змінилася відтоді?

Ось де каміння може бути дійсно корисним. Коли вони ще м'які в процесі формування, будь-які феромагнітні матеріали в них вирівнюються під впливом зовнішніх магнітних впливів, таких як величезне магнітне поле, що оточує Землю і проходить крізь неї.

Ці геологічні записи можуть показати як напрямок магнітного поля, а й його силу. Хитрість полягає в тому, щоб знайти правильний вигляд каменю та вміти інтерпретувати те, що він нам каже.

По-перше, будь-яка подія чи сила, що нагріває камінь, може змінити його, стираючи та перезаписуючи попередню магнітну інформацію. Ось чому так важко знайти надійні записи раннього магнітного поля, навіть якщо підтверджено, що сама порода дуже давня.

Група під керівництвом геолога Клер Ніколс з Оксфордського університету у Великій Британії виявила саме такий запис в самотніх нетрях Ісуа у Гренландії.

Там регіон, відомий як супракортальний пояс, має особливу геологію: він розташований на товстому шарі земної кори, який захищав її від тектонічної активності та деформації протягом мільярдів років.

У цій формації знаходяться породи, багаті на залізо. Датування кристалів циркону в цій формації свинцем-ураном показало, що деякі породи утворилися близько 3,7 мільярда років тому.

Ніколс та її команда вивчали залізо у цих древніх каменях, щоб визначити властивості магнітного поля Землі того часу. Їхні результати показали, що напруженість магнітного поля 3,7 мільярда років тому становила не менше 15 мікротесла. Це дивно можна порівняти з силою струму близько 30 мікротесла.

Це свідчить, що раннє геодинамо було так само ефективним і дієвим, як і сьогодні. Але Сонце не завжди було таким, яким воно є зараз. В архейському періоді воно теж було досить молодим і набагато активнішим, а сонячний вітер був набагато потужнішим.

Це говорить про те, що рівень захисту від сонячного вітру, який забезпечується магнітним полем, з часом збільшився. Це може мати наслідки для виникнення життя: воно не зможе виникнути, поки захист, що забезпечується, не досягне певного рівня.

Результати можуть допомогти зрозуміти еволюцію атмосфери Землі. Є свідчення того, що багато іонізованого ксенону та водню було втрачено під час архею; оскільки ксенон відносно важкий, малоймовірно, що він буде виділений із сильно екранованої атмосфери у скільки-небудь значних кількостях.

Одна з можливостей пов'язана з трохи слабшим магнітним полем, що дозволить розширити дію сонячного вітру на полюсах. Дослідження команди показують, що це можливо, якби напруженість магнітного поля знаходилася на нижньому кінці шкали, встановленої ними на гренландському камені.

Потрібні додаткові дослідження, щоб визначити, як магнітне поле поводилося і змінювалося, починаючи з архея. Однак одне тепер можна сказати напевно.

"Незалежно від її точної сили та стабільності, - пишуть дослідники , - наші результати показують, що Земля підтримує власне магнітне поле в 950 градусів, принаймні 3,7 мільярда років тому".

Фото: Клер Ніколс