Како је слаб магнетни пулс могао да изазове еволуцију пре 600 милиона година?

Докази сугеришу да је слабо магнетно поље пре више милиона година могло довести до живота.

Период Едиацара, који се протегао од пре око 635 до 541 милион година, био је кључни период у историји Земље. Била је то трансформативна ера током које су се појавили сложени, вишећелијски организми који су отворили пут за експлозију живота.

Али како је дошло до овог пораста живота и који су фактори на Земљи могли томе допринети?

Истраживачи са Универзитета у Рочестеру открили су убедљиве доказе да је Земљино магнетно поље било у веома необичном стању када је макроскопска фауна била разноврсна и цветала у Едијакарском периоду. Њихова студија је објављена у природа Комуникације Земља и животна срединаОво поставља питање да ли су ове флуктуације у древном магнетном пољу Земље довеле до промена у нивоу кисеоника које су можда биле кључне за репродукцију облика живота пре милионима година.

Истраживачи са Универзитета у Рочестеру проучавали су Земљино магнетно поље током Едијакарског прелазног периода, који се протезао од пре око 635 до 541 милион година. Истраживање поставља питања о томе који су фактори можда подстакли појаву сложених, вишећелијских организама, као што су едијакарске животиње, познате по својој сличности са раним животињама. Заслуге: илустрација Универзитета у Рочестеру/Мицхаел Осадцио

Према Џону Тардуну, професору Вилијама Кенана млађег на Одељењу за науке о Земљи и животној средини, један од најистакнутијих облика живота током Едијакарског периода биле су едијакарске животиње. Били су значајни по својој сличности са раним животињама, од којих су неке биле веће од метар (три стопе) и биле су покретне, што сугерише да им је можда требало више кисеоника него претходним облицима живота.

„Претходне идеје о настанку ових невероватних едијакарских животиња укључивале су генетске или еколошке покретачке факторе, али блиско време са екстремно ниским магнетним пољем подстакло нас је да преиспитамо еколошка питања, посебно кисеоник у атмосфери и океанима“, каже Тардуно . Такође је декан за истраживање на Високој школи уметности и наука и Факултету инжењерских и примењених наука.

Земљине магнетске тајне

Око 1800 миља испод нас, течно гвожђе се улива у спољашње језгро Земље, стварајући заштитно магнетно поље планете. Иако је магнетно поље невидљиво, оно је неопходно за живот на Земљи јер штити планету од сунчевог ветра – токова радијације која долази са Сунца. Али Земљино магнетно поље није увек било тако јако као данас.

Истраживачи су сугерисали да је необично ниско магнетно поље можда допринело настанку животињског света. Међутим, корелацију је било тешко испитати због ограничених података о јачини магнетног поља током овог времена.

Фосилни утисак Дикинсоније, пример едијакарске фауне, пронађен у данашњој Аустралији. Заслуге: Схухаи Ксиао, Виргиниа Тецх

Тардуно и његов тим користили су иновативне стратегије и технике да испитају снагу магнетног поља проучавајући магнетизам пронађен у древним кристалима фелдспата и пироксена из стене анортозита. Кристали садрже магнетне честице које одржавају магнетизацију од настанка минерала. Датирајући стене, истраживачи могу да створе временску линију за еволуцију Земљиног магнетног поља.

Искористите предности напредних алата, укључујући ЦО₂ Користећи ласере и магнетометар суперпроводног квантног интерферометра (СКУИД) у лабораторији, тим је пажљиво анализирао кристале и магнетизам у њима.

Слабо магнетно поље

Њихови подаци указују на то да је Земљино магнетно поље повремено током Едијакарског периода било најслабије поље познато до сада — до 30 пута слабије од данашњег магнетног поља — и да је изузетно мала јачина поља опстала најмање 26 милиона година.

Слабо магнетно поље на наелектрисаним честицама са Сунца олакшава уклањање лаких атома као што је водоник из атмосфере, узрокујући да побегну у свемир. Ако је губитак водоника велики, више кисеоника може остати у атмосфери уместо да реагује са водоником да би се формирала водена пара. Ове реакције могу довести до накупљања кисеоника током времена.

Фосилни отисак Фрацтофусус-а, примера едијакарске фауне, пронађен је у ономе што је сада познато као Њуфаундленд, са канадским пенијем близу величине. Заслуге: Схухаи Ксиао, Виргиниа Тецх

Истраживање Тардуна и његовог тима сугерише да је током Едијакаранског периода изузетно слабо магнетно поље изазвало губитак водоника током најмање десетина милиона година. Овај губитак може довести до повећања кисеоника у атмосфери и површини океана, омогућавајући да се појаве напреднији облици живота.

Тардуно и његов истраживачки тим су раније открили да је магнетно поље Земље повратило снагу током каснијег камбрија, када је већина животињских група почела да се појављује у фосилним записима, а заштитно магнетно поље је поново успостављено, омогућавајући животу да цвета.

„Да је веома слабо поље остало након Едијакарана, Земља би изгледала веома другачије од планете богате водом која изгледа данас: губитак воде би могао постепено исушити Земљу“, каже Тардуно.

Основна динамика и еволуција

Рад сугерише да је разумевање унутрашњег дизајна планета кључно у размишљању о потенцијалу за живот изван Земље.

„Невероватно је мислити да процеси који се дешавају у Земљином језгру на крају могу бити повезани са еволуцијом“, каже Тардуно. „Док разматрамо могућност живота негде другде, такође морамо да размотримо како се унутрашњост планета формира и развија.

За више информација о овом истраживању погледајте Како је слабо магнетно поље Земље подстакло настанак сложеног живота.

Референца: „Непосредни колапс геомагнетног поља је можда допринео оксигенацији атмосфере и животињском зрачењу у Едијакарану“ Вентао Хуанг, Јохн А. Ерик Ј. Блекман и Алексеј В. Смирноф, Габриел Ахрендт и Рори Д. Цоттрелл и Кеннетх Б. Кодама и Рицхард К. Боно и Давид Ј. Сепик, Ионгкианг Ли, Францис Ниммо, Схухаи Ксиао и Мицхаел К. Ваткес, 2. мај 2024. Комуникације о Земљи и животној средини.
дои: 10.1038/с43247-024-01360-4

Ово истраживање је подржала Национална научна фондација САД.