Как Земля избежала судьбы Марса? Древние скалы дают подсказки

Примерно в 3000 км под нашими ногами вращающееся жидкое железо во внешнем ядре Земли создает защитное магнитное поле. Это магнитное поле невидимо, но жизненно важно, потому что защищает от потоков солнечной радиации.

Однако около 565 млн лет назад сила магнитного поля Земли уменьшилась до 10% от сегодняшней. Затем оно таинственным образом восстановилось как раз перед Кембрийским взрывом жизни. Что же заставило магнитное поле прийти в норму?

Согласно новому исследованию ученых из Университета Рочестера (США), это обновление произошло в течение нескольких десятков миллионов лет — быстро по геологическим меркам — и совпало с формированием твердого внутреннего ядра Земли, что позволяет предположить, что ядро, вероятно, и является непосредственной причиной.

Научная статья вышла в Nature Communications, о результатах исследования сообщили в Университете Рочестера.

Земля состоит из слоев: земной коры, на которой существует жизнь; мантии, самого толстого слоя Земли; расплавленного внешнего ядра; твердого внутреннего ядра, в котором, в свою очередь, два слоя. Магнитное поле Земли генерируется во внешнем ядре, где вращающееся жидкое железо вызывает электрические токи, создавая явление геодинамо, которое дает магнитное поле.

Из-за связи магнитного поля с ядром Земли ученые десятилетиями пытались определить, как магнитное поле и ядро Земли менялись на протяжении всей истории нашей планеты. Прямого доступа к нему нет, но к счастью, минералы, поднимающиеся на поверхность, содержат крошечные магнитные образования, в которых во время остывания фиксируются направления и интенсивность магнитного поля.

Ученые использовали CO2-лазер и лабораторный магнитометр со сверхпроводящим квантовым интерференционным устройством для анализа кристаллов полевого шпата из породы анортозит. Внутри этих кристаллов есть крошечные магнитные иглы, которые являются «идеальными магнитными регистраторами».

Изучая магнетизм, заключенный в древних кристаллах, исследователи определили две новые важные даты в истории внутреннего ядра:

• 550 миллионов лет назад: магнитное поле начало быстро восстанавливаться после коллапса, произошедшего за 15 миллионов лет до этого. Исследователи связывают быстрое обновление магнитного поля с формированием твердого внутреннего ядра, которое перезаряжало расплавленное внешнее ядро и восстанавливало силу магнитного поля.

• 450 миллионов лет назад: структура растущего внутреннего ядра изменилась, обозначилась граница между его двумя слоями. Эти изменения во внутреннем ядре примерно совпадают с изменениями в структуре вышележащей мантии из-за тектоники плит на поверхности.

Эти знания важны для понимания того, как другие планеты могут формировать магнитные «экраны» и поддерживать условия, необходимые для существования жизни. Исследователи полагают, что Марс, например, когда-то имел магнитное поле, но оно рассеялось, оставив планету уязвимой для солнечного ветра.

«Земля определенно потеряла бы гораздо больше воды, если бы магнитное поле Земли не было регенерировано. Планета была бы намного суше и сильно отличалась бы от нынешней», — говорит Джон Тардуно, профессор геофизики.