Spoločná štúdia podľa Oxfordská univerzita A Massachusettský Inštitút Technológie NASA odhalila 3,7 miliardy rokov starý záznam magnetického poľa z Grónska, ktorý ukazuje, že staroveké magnetické pole Zeme bolo také silné ako dnes, čo je kľúčové pre ochranu života tienením pred kozmickým a slnečným žiarením.

Nová štúdia obnovila 3,7 miliardy rokov starý záznam magnetického poľa Zeme a zistila, že vyzerá pozoruhodne podobne ako dnešné pole okolo Zeme. Výsledky boli zverejnené dnes (24. apríla) v časopise Journal of Geophysical Research.

Bez magnetického poľa by život na Zemi nebol možný, pretože nás chráni pred škodlivým kozmickým žiarením a nabitými časticami, ktoré vyžaruje Slnko („slnečný vietor“). Doteraz však neexistuje spoľahlivý dátum, kedy sa prvýkrát objavilo moderné magnetické pole.

Vzorky boli extrahované pozdĺž transektov, aby sa porovnal rozdiel medzi vulkanickými prienikmi starými 3,5 miliardy rokov a okolitými horninami, o ktorých výskumníci ukázali, že držia záznam o 3,7 miliardy rokov starom magnetickom poli. Poďakovanie: Claire Nicholls

Skúmanie starých hornín

V novej štúdii vedci skúmali starodávnu sekvenciu hornín obsahujúcich železo z ostrova Isua v Grónsku. Častice železa účinne pôsobia ako malé magnety, ktoré dokážu zaregistrovať silu a smer magnetického poľa, keď ich proces kryštalizácie drží na mieste. Vedci zistili, že horniny spred 3,7 miliardy rokov mali silu magnetického poľa najmenej 15 mikrotesla v porovnaní s moderným magnetickým poľom (30 mikrotesla).

Tieto výsledky poskytujú najskorší odhad sily magnetického poľa Zeme odvodený zo vzoriek celých hornín, čo poskytuje presnejšie a spoľahlivejšie hodnotenie ako predchádzajúce štúdie, ktoré používali jednotlivé kryštály.

Spoluautorka štúdie Athena Easter stojí pred veľkou oblasťou formácie Banded Iron, ložiska bohatého na železo, z ktorého boli extrahované staré signály magnetického poľa. Poďakovanie: Claire Nicholls

Poznatky zo štúdie

Vedúca výskumníčka profesorka Claire Nichollsová (Department of Earth Sciences, University of Oxford) povedala: „Extrahovať spoľahlivé záznamy z hornín tohto veku je mimoriadne ťažké a bolo naozaj vzrušujúce vidieť, ako sa začínajú objavovať počiatočné magnetické signály, keď sme tieto vzorky analyzovali v roku laboratórium.“ . Toto je skutočne dôležitý krok vpred, keď sa snažíme určiť úlohu starovekého magnetického poľa, keď sa na Zemi prvýkrát objavil život.

Zatiaľ čo sa zdá, že sila magnetického poľa zostala relatívne konštantná, je známe, že slnečný vietor bol v minulosti oveľa silnejší. To naznačuje, že ochrana zemského povrchu pred slnečným vetrom sa časom zvýšila, čo mohlo umožniť, aby sa život presunul na kontinenty a opustil ochranu oceánov.

Magnetické pole Zeme sa vytvára zmiešaním roztaveného železa vo vonkajšom jadre kvapaliny, poháňané vztlakovými silami, zatiaľ čo vnútorné jadro tuhne a vytvára dynamo. Počas raného formovania Zeme sa pevné vnútorné jadro ešte nevytvorilo, čo ponecháva otvorené otázky o tom, ako bolo udržiavané rané magnetické pole. Tieto nové zistenia naznačujú, že mechanizmus poháňajúci skoré dynamo Zeme bol podobne účinný ako proces tuhnutia, ktorý dnes generuje magnetické pole Zeme.

Pochopenie toho, ako sa v priebehu času mení sila magnetického poľa Zeme, je tiež kľúčové pre určenie, kedy sa začalo formovať pevné vnútorné jadro Zeme. To nám pomôže pochopiť, ako rýchlo uniká teplo z hlbokého vnútra Zeme, čo je kľúčom k pochopeniu procesov, ako je dosková tektonika.

Geologické a meteorologické vplyvy

Jednou z veľkých výziev pri doterajšej rekonštrukcii magnetického poľa Zeme je, že akákoľvek udalosť, ktorá spôsobí zahrievanie hornín, môže zmeniť zachované signály. Horniny v zemskej kôre majú často dlhú a zložitú geologickú históriu, ktorá vymazáva minulé informácie o magnetickom poli. Isua Supracrustal Belt má však jedinečnú geológiu, pretože leží na hrubej kontinentálnej kôre, ktorá ho chráni pred rozšírenou tektonickou aktivitou a deformáciou. To umožnilo výskumníkom vybudovať jasný súbor dôkazov podporujúcich existenciu magnetického poľa pred 3,7 miliardami rokov.

Výsledky môžu tiež poskytnúť nový pohľad na úlohu nášho magnetického poľa pri formovaní vývoja zemskej atmosféry, ako ju poznáme, najmä pokiaľ ide o únik plynov z atmosféry. V súčasnosti nevysvetliteľným javom je strata nezreagovaného xenónového plynu z našej atmosféry pred viac ako 2,5 miliardami rokov. Xenón je relatívne ťažký, a preto je nepravdepodobné, že by jednoducho unikol z našej atmosféry. Nedávno vedci začali skúmať možnosť odstránenia nabitých xenónových častíc z atmosféry pomocou magnetického poľa.

Výskumníci dúfajú, že v budúcnosti rozšíria naše znalosti o magnetickom poli Zeme predtým, ako sa asi pred 2,5 miliardami rokov objavil v zemskej atmosfére kyslík, a to skúmaním iných prastarých horninových sekvencií v Kanade, Austrálii a Južnej Afrike. Lepšie pochopenie starodávnej sily a premenlivosti magnetického poľa Zeme nám pomôže určiť, či sú planetárne magnetické polia nevyhnutné na to, aby mohli hostiť život na povrchu planéty, a ich úlohu pri vývoji atmosféry.

Odkaz: „Pravdepodobné Eoarchean Records of the Geomagnetic Field Preserved in the Isua Supracrustal Belt, Southwest Grónsko“ od Clare I. O. Nicholls, Benjamin P. Weiss, Athena Easter, Craig R. Martin, Adam C. Maloof, Nigel M. Kelly, Mike J. Zawaski, Stephen J. Mojzis, E. Bruce Watson a Daniele J. Czerniak, 24. apríla 2024, Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
doi: 10.1029/2023JB027706