Защитное магнитное поле Земли, создаваемое вращающимся жидким железом во внешнем ядре Земли, невидимо, но жизненно важно для жизни на поверхности Земли. Он защищает планету от солнечного ветра. Однако интенсивность магнитного поля упала до 10% от нынешней примерно 565 миллионов лет назад. Незадолго до кембрийского взрыва многоклеточной жизни на Земле поле неожиданно восстановило свою силу.
Что заставило магнитное поле прийти в норму?
Новое исследование ученых из Университет Рочестера предполагает, что это омоложение произошло быстро по геологическим меркам - в течение нескольких десятков миллионов лет - и совпало с формированием твердого внутреннего ядра Земли, предполагая, что ядро, вероятно, является прямой причиной.
Джон Тардуно, Уильям Р. Кенан-младший, профессор геофизики Департамента наук о Земле и окружающей среде и декан по исследованиям в области искусств, науки и техники в Рочестере, сказал: «Внутренний стержень чрезвычайно важен. Непосредственно перед тем, как внутреннее ядро начало расти, магнитное поле было в точке коллапса, но как только внутреннее ядро начало расти, поле восстановилось».
Ученые определили несколько критических дат в истории внутреннего ядра, что дало ключ к разгадке. история земли и будущая эволюция, как она стала обитаемой планетой, и эволюция других планет Солнечной системы.
Ученые пытались выяснить, как магнитное поле и ядро Земли изменились за историю нашей планеты на протяжении десятилетий из-за взаимосвязи между магнитным полем и ядром. Из-за положения и чрезвычайно высоких температур материалов в сердечнике они не могут напрямую обнаруживать магнитное поле. К счастью, когда минералы остывают из своего расплавленного состояния, маленькие магнитные частицы в минералах фиксируются силой и направлением магнитного поля.
Используя CO2-лазер и лабораторный сверхпроводящий квантовый интерференционный магнитометр (SQUID), ученые определили возраст и рост внутреннего ядра. Мельчайшие магнитные стрелки внутри этих кристаллов — идеальные магнитные записывающие устройства.
Ученые изучили магнетизм этих древних кристаллов, чтобы определить две новые важные даты в истории внутреннего ядра:
550 миллионов лет назад: время, когда магнитное поле начало быстро обновляться после близкого коллапса за 15 миллионов лет до этого. Образование твердого внутреннего ядра, которое пополнило расплавленное внешнее ядро и усилило магнитное поле, — это то, что ученые считают ответственным за быстрое обновление магнитного поля.
450 миллионов лет назад: время, когда структура растущего внутреннего ядра изменилась, обозначив границу между самым внутренним и самым внешним внутренним ядром. Из-за тектоники плит на поверхности эти изменения во внутреннем ядре происходят одновременно с изменениями в структуре мантии над ним.
Джон А. Тардуно, Уильям Р. Кенан-младший, профессор; Профессор геофизики, декан по исследованиям, искусству, науке и технике, сказал: «Поскольку мы более точно определили возраст внутреннего ядра, мы смогли изучить тот факт, что современное внутреннее ядро состоит из двух частей. Тектонические движения плит на поверхности Земли косвенно повлияли на внутреннее ядро, и история этих движений запечатлена глубоко внутри Земли в I веке до н.э.структура внутреннего ядра".
Понимание динамики и роста внутреннего ядра может дать ключ к пониманию условий, в которых другие планеты могут образовывать магнитные экраны и поддерживать условия, необходимые для существования жизни.
Тардуно — сказал, «В планетарной эволюции исследование подчеркивает важность магнитного щита и механизма его поддержания».
«Это исследование подчеркивает необходимость иметь что-то вроде растущего внутреннего ядра, которое поддерживает магнитное поле на протяжении всей жизни — многих миллиардов лет — планеты».
Справочник журнала:
- Чжоу Т., Тардуно Дж. А., Ниммо Ф. и др. Раннекембрийское возобновление геодинамо и возникновение структуры внутреннего ядра. Nat Commun 13, 4161 (2022). ДОИ: 10.1038/s41467-022-31677-7
