Магнітне поле Землі появилося, як мінімум, чотири мільярди років тому, тобто на 500 млн. років раніше, ніж попередньо вважали, – доводить дослідження американських науковців.
Це дослідження, опубліковане наприкінці липня в журналі Science, є важливим кроком вперед у розумінні того, як і коли Земля почала еволюціонувати до свого сучасного стану. Магнітне поле могло зробити молоду Землю, якій тоді було щойно півмільярда років, придатною для життя, запобігаючи «здуванню» сонячним вітром її атмосфери.
Дослідження дозволяє поставити Землю в один ряд з її планетарними сусідами. «Особливо важливе порівняння Землі з Марсом», – каже провідний автор дослідження Джон Тардуно, геофізик з Рочестерського університету в Нью-Йорку. Марс також мав магнітне поле 4 млрд. років тому, але з якихось причин він його втратив, що перетворило цю планету на мертву пустелю. А Земля, своєю чергою, стала колискою життя.
Дані про вік магнітного поля Землі подають кристали циркону – мінерал, що складається з рідкісного тугоплавкого матеріалу цирконію, кремнію і кисню. Унаслідок своєї стійкості до процесів вивітрювання цей мінерал несе важливу інформацію про геологічну історію та процеси ранньої Землі. Тардуно та його колеги визначили цирконові маркери у породах, яким 3,45 – 4 млрд. років.
Для вивчення цирконових кристалів у породах регіону Джек Гіллз у Західній Австралії, яким 4 млрд. років, команда Тардуно використала високороздільний магнітометр. З його допомогою їй вдалося виміряти слабкі магнітні сигнали насичених залізом мінералів всередині 25 цирконієвих кристалів. Ці сигнали вказували на силу та вектор магнітного поля Землі у час їх формування.
Ці циркони вказують, що магнітне поле існувало вже 4 млрд. років тому, а його сила варіювала у діапазоні від 25 мкТ (сьогоднішні показники) до приблизно 12% цього значення. А два найдавніші циркони вказують на те, що вік магнітного поля може становити навіть 4,2 млрд. років. Але ці породи важко піддаються аналізу, адже приблизно 2,6 млрд. років тому вони повторно розплавились, що залишило у них слід магнітної активності, який частково перекриває попередній.
Магнітне поле Землі, незалежно від часу своєї появи, мало б бути добрим, але все-таки недосконалим щитом проти сонячного вітру. Найсильніші бурі на Сонці могли долати цей бар’єр, вкриваючи Землю радіацією.
Хай там як, але Девід Ґрінспун, дослідник з Інституту планетологічних наук у м. Туксон (Арізона), не переконаний, що Земля конче потребувала магнітного поля, щоб на ній могло виникнути життя. Чимало експертів піддають сумніву тезу, що Марс втратив свою атмосферу тільки через те, що щось «вимкнуло» його магнітне поле, – каже він. А потужні сонячні вітри гіпотетично можуть навіть бути джерелом енергії для життя на інших планетах, де відсутнє магнітне поле.
Древнє магнітне поле, крім того, вказує і на те, що 4 млрд. років тому на Землі могли відбуватися процеси взаємодії тектонічних плит. Геологи вже тривалий час дебатують про те, як і коли на молодій планеті розпочалась тектонічна конвекція, через що вона почала втрачати тепло у відкритий космос, охолола й стала придатною для життя. «Дослідження команди Тардуно має важливі наслідки для розуміння тектонічних процесів ранньої Землі», – каже Саймон Вайлд, геолог з Кертінгського університету у м. Перт (Австралія).
На жаль, немає змоги заглянути далі в геологічне минуле Землі, ніж дозволяють найдавніші циркони, яким 4,4 млрд. років. Крім того, ці мінерали містять обмежені та суперечливі дані. Але за словами Дж. Тардуно, «замість того, щоб намагатися визначити, чи існувало магнітне поле давніше, ніж 4,2 млрд. роки тому, краще зосередитись на аналізі величезного масиву даних про умови на планеті між 4,2 і 3,5 млрд. років тому».
Alexandra Witze
Earth's ancient magnetic field just got a lot older
Nature, 30/07/2015
Зреферував Євген Ланюк
02.08.2015