Starověké skály obsahují vodítka k tomu, jak se Země vyhnula osudu podobnému Marsu

Nový starověký magnetický výzkum naznačuje, že pevné vnitřní jádro Země vzniklo před 550 miliony let a přivedlo zpět magnetické pole naší planety.

Rotace tekutého železa ve vnějším zemském jádru, které leží zhruba 2 800 mil pod našima nohama, vytváří pro naši planetu ochranné magnetické pole, tzv. magnetosféra. Ačkoli toto magnetické pole není viditelné, je životně důležité pro život na zemském povrchu. Magnetosféra totiž chrání planetu před slunečním větrem – proudy záření ze slunce.

Zhruba před 565 miliony let se však síla magnetického pole snížila na 10 % jeho dnešní síly. Pak se magnetické pole záhadně odrazilo zpět a znovu nabylo své síly před kambrickou explozí mnohobuněčného života na Zemi.

Co způsobilo odraz magnetosféry?

Podle nového výzkumu vědců z University of Rochester k této obnově došlo během několika desítek milionů let. To je v geologickém časovém měřítku velmi rychlé a shoduje se s tvorbou pevného vnitřního jádra Země, což naznačuje, že jádro je pravděpodobně přímou příčinou.

„Vnitřní jádro je velmi důležité,“ říká John Tarduno, profesor geofyziky na katedře věd o Zemi a životním prostředí a děkan umění, věd a inženýrského výzkumu v Rochesteru. „Těsně předtím, než vnitřní jádro začalo růst, magnetické pole se chystalo zkolabovat, ale jakmile začalo růst vnitřní jádro, pole se obnovilo.“

V článku publikovaném 19. července 2022 v časopise NAthor TelecomVědci však identifikovali několik klíčových dat v historii vnitřního jádra, včetně přesnějšího odhadu jeho stáří. Výzkum poskytuje nová vodítka o historii a budoucím vývoji Země a o tom, jak se stala obyvatelnou planetou, stejně jako o vývoji dalších planet ve sluneční soustavě.

Vrstvy a struktura Země.

Odemkněte informace ve starověkých skalách

Země se skládá z vrstev: kůry, kde existuje život; plášť, silná vrstva země; Roztavené vnější jádro a pevné vnitřní jádro, které se zase skládá z vnějšího vnitřního jádra a hlubšího vnitřního jádra.

Magnetické pole Země se vytváří v jejím vnějším jádru. Cirkulace tekutého železa tam způsobuje elektrické proudy, což vede k jevu zvanému geodynamo, který vytváří magnetické pole.

Kvůli vztahu magnetického pole k zemskému jádru se vědci po desetiletí pokoušeli zjistit, jak se magnetické pole a jádro Země měnilo v průběhu historie naší planety. Nemohou přímo měřit magnetické pole kvůli umístění a extrémním teplotám materiálů v jádře. Naštěstí minerály, které stoupají k zemskému povrchu, obsahují drobné magnetické částice, které se uzamknou ve směru a intenzitě magnetického pole, když se minerály ochlazují a tuhnou ze svého roztaveného stavu.

Aby bylo možné lépe omezit stáří a růst vnitřního jádra, Tarduno a jeho tým použili v laboratoři laser s oxidem uhličitým a supravodivé zařízení pro kvantovou interferenci (SQUID) k analýze krystalů živce z anorthozitové horniny. Tyto krystaly mají uvnitř malé magnetické jehly, které jsou „ideálními magnetickými záznamníky,“ říká Tarduno.

Studiem magnetismu uvězněného ve starověkých krystalech – pole známého jako paleomagnetismus – vědci identifikovali dvě důležitá nová data v historii vnitřního jádra:

• před 550 miliony let: Doba, kdy se magnetické pole začalo rychle regenerovat po kolapsu přibližně 15 milionů let před tím. Vědci připisují rychlou regeneraci magnetického pole vytvoření pevného vnitřního jádra, které dobíjí roztavené vnější jádro a obnovuje sílu magnetického pole.
• před 450 miliony let: Doba, kdy se změnila struktura rostoucího vnitřního jádra, což naznačuje hranici mezi vnitřním a vnějším jádrem. Tyto změny ve vnitřním jádru se shodují se změnami ve struktuře horní police v důsledku deskové tektoniky na povrchu přibližně ve stejnou dobu.

„Protože jsme přesněji omezili stáří vnitřního jádra, můžeme prozkoumat skutečnost, že současné vnitřní jádro se ve skutečnosti skládá ze dvou částí,“ říká Tarduno. „Pohyby tektonických desek na zemském povrchu nepřímo ovlivnily vnitřní jádro a historie těchto pohybů je otištěna hluboko uvnitř země ve struktuře vnitřního jádra.“

Vyhněte se osudu podobnému Marťanovi

Lepší pochopení dynamiky a růstu vnitřního jádra a magnetického pole má důležité důsledky nejen při odhalování minulosti Země a předpovídání její budoucnosti, ale také při odhalování a udržování podmínek, ve kterých by jiné planety mohly vytvářet magnetické štíty. život v přístavu.

Vědci tomu věří[{“ attribute=““>Mars, for example, once had a magnetic field, but the field dissipated. That left the planet vulnerable to solar wind and the surface oceanless. While it is unclear whether the absence of a magnetic field would have caused Earth to meet the same fate, “Earth certainly would’ve lost much more water if Earth’s magnetic field had not been regenerated,” Tarduno says. “The planet would be much drier and very different than the planet today.”

In terms of planetary evolution, then, the research emphasizes the importance of a magnetic shield and a mechanism to sustain it, he says.

“This research really highlights the need to have something like a growing inner core that sustains a magnetic field over the entire lifetime—many billions of years—of a planet.”

Reference: “Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure” by Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins and Frank Padgett III, 19 July 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7