Старейшие четкие свидетельства существования магнитного поля Земли показывают, что оно сформировалось в течение первого миллиарда лет существования планеты. Новое открытие приближает нас к ответу на важный вопрос о том, датируется ли магнитное поле Земли моментом его формирования, а если нет, то как скоро оно появилось. Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Считается, что магнитное поле, окружающее Землю и частично защищающее нас от солнечной радиации, имеет важное значение для формирования и выживания жизни. Хотя мы знаем, что планеты-гиганты, такие как Юпитер, могут иметь мощные магнитные поля, существует много споров о том, насколько они распространены среди каменистых планет. Если общепланетные магнитные поля редки или обычно слабы, это может представлять собой ограничение на широкое распространение жизни или, по крайней мере, развитой жизни в галактике.
Это сделало поиск происхождения магнитного поля Земли приоритетом для многих геологов, но на этот вопрос нелегко ответить. Камни могут сохранять свидетельства магнитного поля, в котором они образовались, но это может быть потеряно или изменено, если они станут достаточно горячими, чтобы изменить порядок частиц железа внутри них. Однако теперь подсказки были найдены в некоторых из старейших неизмененных пород планеты.
Супракрустальный пояс Исуа представляет собой один из первых образовавшихся материалов континентальной коры, и с тех пор некоторые его части сохранились относительно не затронутыми геологической обработкой. К несчастью для геологов, он находится в Западной Гренландии, одном из самых сложных мест на планете для полевых исследований.
Как и многие более молодые богатые железом породы, полосчатые железные образования в поясе Исуа раскрывают направление и, в некоторой степени, силу магнитного поля, в котором они образовались. Частицы магнетита выстраиваются в направлении поля, как железные опилки вокруг современного стержневого магнита. Ведущий автор, профессор Клэр Николс из Оксфордского университета, уверена, что они оригинальные, а не были созданы позже, во время охлаждения после сильной жары.
«Извлечение надежных записей из столь старых пород чрезвычайно сложна, и было действительно интересно видеть, как начинают проявляться первичные магнитные сигналы, когда мы анализировали эти образцы в лаборатории», — сказал Николс. «Это действительно важный шаг вперед, поскольку мы пытаемся определить роль древнего магнитного поля, когда жизнь на Земле впервые зародилась».
Возраст магнитного поля Земли остается под вопросом отчасти потому, что сегодня мы до конца не понимаем, что его вызывает. Мы знаем, что это продукт движений расплавленного внешнего ядра, высокое содержание железа в котором превращает конвекционные потоки в динамо-машину, а эти потоки, в свою очередь, возникают в результате затвердевания внутреннего ядра.
Однако существует достаточно неопределенных деталей, поэтому мы не можем быть уверены, имели ли место такие движения до формирования твердого ядра. Породы, которые изучали Николс и его коллеги, позволяют предположить, что это так, поскольку внутреннее ядро почти наверняка намного моложе, возможно, более молодое, чем многоклеточная жизнь. Результаты имеют значение для того, сколько тепла покинуло ядро Земли на ранних этапах, что могло вызвать апвеллинги в мантии и способствовать вулканической активности.
Северо-восточная часть пояса Исуа необычна, а возможно, и уникальна для пород этого возраста, поскольку она расположена над континентальной корой, достаточно толстой, чтобы защитить ее от активности, которая нагрела многие другие аналоги. Николс и соавторы пришли к выводу, что изучаемый ими сегмент достиг температуры 550°C 3,69 миллиарда лет назад во время формирования, но с тех пор не превышал 380°C, что делает расположение магнитных частиц оригинальным.
