Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης παίζει βασικό ρόλο στο να γίνει ο πλανήτης μας κατοικήσιμος. Η προστατευτική φυσαλίδα πάνω από την ατμόσφαιρα προστατεύει τον πλανήτη από την ηλιακή ακτινοβολία, τον άνεμο, την κοσμική ακτινοβολία και τις έντονες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.
Ωστόσο, το μαγνητικό πεδίο της Γης σχεδόν κατέρρευσε πριν από 591 εκατομμύρια χρόνια, και αυτή η αλλαγή μπορεί παραδόξως να έπαιξε κρίσιμο ρόλο στην εμφάνιση περίπλοκης ζωής, σύμφωνα με νέα έρευνα.
«Γενικά το γήπεδο είναι προστατευτικό. Αν δεν είχαμε ένα πεδίο νωρίς στην ιστορία της Γης, ο ηλιακός άνεμος (ένα ρεύμα ενεργητικών σωματιδίων που ρέει από τον Ήλιο στη Γη) θα είχε αφαιρεθεί από τον πλανήτη», δήλωσε ο John Tarduno, καθηγητής γεωφυσικής στο Πανεπιστήμιο. του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης.
«Αλλά στο Ediacaran βιώσαμε μια συναρπαστική φάση στην εξέλιξη της βαθιάς Γης, όταν, μετά από δισεκατομμύρια χρόνια, οι διαδικασίες που δημιούργησαν το μαγνητικό πεδίο είχαν γίνει τόσο αναποτελεσματικές που το πεδίο κατέρρευσε σχεδόν ολοκληρωτικά».
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 2 Μαΐου στο περιοδικό Communications Earth & Environment, διαπίστωσε ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης, που δημιουργήθηκε από την κίνηση του λιωμένου σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, ήταν σημαντικά ασθενέστερο από την τρέχουσα δύναμή του για τουλάχιστον 26 εκατομμύρια χρόνια. Η ανακάλυψη της συνεχιζόμενης αποδυνάμωσης του μαγνητικού πεδίου της Γης βοήθησε επίσης να λυθεί ένα επίμονο γεωλογικό μυστήριο σχετικά με το πότε σχηματίστηκε ο συμπαγής εσωτερικός πυρήνας της Γης.
Αυτό το χρονικό πλαίσιο συμπίπτει με μια περίοδο γνωστή ως Ediacaran, όταν τα πρώτα πολύπλοκα ζώα εμφανίστηκαν στον πυθμένα του ωκεανού καθώς αυξήθηκαν τα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και στον ωκεανό.
Αυτά τα παράξενα ζώα δεν έμοιαζαν καθόλου με τη ζωή του σήμερα – μαλακοί ανεμιστήρες, σωληνάρια και ντόνατς, καθώς και δίσκοι όπως η Dickinsonia, που μεγάλωσε μέχρι το 1,4 μέτρα, και η Kimberella που μοιάζει με σαλιγκάρι.
Πριν από αυτό το διάστημα, η ζωή ήταν σε μεγάλο βαθμό μονοκύτταρη και μικροσκοπική. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο μπορεί να οδήγησε σε αύξηση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, επιτρέποντας την ανάπτυξη της πρώιμης πολύπλοκης ζωής.
Αποκαλύπτοντας την επικείμενη κατάρρευση του μαγνητικού πεδίου
Η ένταση του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι γνωστό ότι κυμαίνεται με την πάροδο του χρόνου και οι κρύσταλλοι που διατηρούνται στο βράχο περιέχουν μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια που καταγράφουν την ένταση του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Η πρώτη απόδειξη ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης εξασθενούσε σημαντικά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου προέρχεται από μια μελέτη του 2019 σε πετρώματα ηλικίας 565 εκατομμυρίων ετών στο Κεμπέκ, η οποία έδειξε ότι το πεδίο εκείνη την εποχή ήταν δέκα φορές ασθενέστερο από ό,τι είναι σήμερα.
Η τελευταία μελέτη συγκέντρωσε περισσότερα γεωλογικά στοιχεία που υποδηλώνουν ότι το μαγνητικό πεδίο είχε εξασθενήσει δραματικά. Πληροφορίες που περιέχονται σε βράχους 591 εκατομμυρίων ετών από μια τοποθεσία στη νότια Βραζιλία υποδηλώνουν ότι το πεδίο ήταν 30 φορές πιο αδύναμο από ό,τι είναι σήμερα.
Το ασθενές μαγνητικό πεδίο δεν ήταν πάντα έτσι: η ομάδα εξέτασε παρόμοια πετρώματα από τη Νότια Αφρική που ήταν άνω των δύο δισεκατομμυρίων ετών και διαπίστωσε ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης ήταν εξίσου ισχυρό εκείνη την εποχή με σήμερα.
Σε αντίθεση με σήμερα, εξήγησε ο Tarduno, τότε το πιο εσωτερικό μέρος της Γης ήταν υγρό και όχι στερεό, γεγονός που επηρέασε τον τρόπο με τον οποίο δημιουργήθηκε το μαγνητικό πεδίο.
«Σε δισεκατομμύρια χρόνια, αυτή η διαδικασία γίνεται όλο και λιγότερο αποτελεσματική», είπε.
«Και όταν φτάνουμε στην Ediacara, το γήπεδο είναι στα τελευταία του πόδια. Σχεδόν καταρρέει. Αλλά μετά, ευτυχώς για εμάς, έγινε τόσο δροσερό που άρχισε να δημιουργείται ο εσωτερικός πυρήνας (πράγμα που αύξησε το μαγνητικό πεδίο).»
Η εμφάνιση της πιο πρώιμης πολύπλοκης ζωής που θα είχε μεταναστεύσει στον πυθμένα του ωκεανού αυτή τη στιγμή σχετίζεται με αύξηση των επιπέδων οξυγόνου. Μερικά ζώα μπορούν να επιβιώσουν σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου, όπως τα σφουγγάρια και τα μικροσκοπικά ζώα, αλλά τα μεγαλύτερα ζώα με πιο πολύπλοκο σώμα που κινούνται απαιτούν περισσότερο οξυγόνο, είπε ο Tarduno.
Παραδοσιακά, η αύξηση του οξυγόνου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αποδόθηκε σε φωτοσυνθετικούς οργανισμούς όπως τα κυανοβακτήρια, που παρήγαγαν οξυγόνο και του επέτρεψαν να συσσωρεύεται σταθερά στο νερό με την πάροδο του χρόνου, εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Shuhai Xiao, καθηγητής γεωβιολογίας στο Virginia Tech.
Ωστόσο, η νέα έρευνα προτείνει μια εναλλακτική ή συμπληρωματική υπόθεση που περιλαμβάνει αυξημένη απώλεια υδρογόνου στο διάστημα όταν το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι ασθενές.
«Η μαγνητόσφαιρα προστατεύει τη Γη από τον ηλιακό άνεμο και έτσι συγκρατεί την ατμόσφαιρα στη Γη. «Έτσι, μια πιο αδύναμη μαγνητόσφαιρα σημαίνει ότι ελαφρύτερα αέρια όπως το υδρογόνο θα χαθούν από την ατμόσφαιρα της Γης», πρόσθεσε ο Xiao μέσω email.
Ο Tarduno είπε ότι πολλές δοκιμές θα μπορούσαν να είχαν πραγματοποιηθεί ταυτόχρονα.
«Δεν αρνούμαστε ότι μία ή περισσότερες από αυτές τις διαδικασίες συνέβησαν ταυτόχρονα. Αλλά το ασθενές πεδίο μπορεί να έχει προκαλέσει τον εμπλουτισμό οξυγόνου να ξεπεράσει ένα όριο, ευνοώντας την ακτινοβολία (εξέλιξη) στα ζώα», είπε ο Tarduno.
Ο Peter Driscoll, ερευνητής στο Εργαστήριο Γης και Πλανητών στο Ινστιτούτο Επιστήμης Carnegie στην Ουάσιγκτον, δήλωσε ότι συμφωνεί με τα ευρήματα της μελέτης σχετικά με την αδυναμία του μαγνητικού πεδίου της Γης, αλλά συμφωνεί με τον ισχυρισμό ότι το ασθενές μαγνητικό πεδίο μπορεί να έχουν επηρεάσει το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και η βιολογική εξέλιξη ήταν δύσκολο να εκτιμηθεί. Δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Είναι δύσκολο για μένα να εκτιμήσω την ακρίβεια αυτού του ισχυρισμού, επειδή η επίδραση που θα μπορούσαν να έχουν τα μαγνητικά πεδία του πλανήτη στο κλίμα δεν είναι πολύ καλά κατανοητή», είπε μέσω email.
Η Tarduno είπε ότι η υπόθεσή της ήταν «στιβαρή», αλλά η απόδειξη μιας αιτιώδους συνάφειας θα μπορούσε να πάρει δεκαετίες απαιτητικής εργασίας, επειδή λίγα είναι γνωστά για τα ζώα που ζούσαν εκείνη την εποχή.
Μυστικό του εσωτερικού πυρήνα
Η γεωλογική ανάλυση αποκάλυψε επίσης αποκαλυπτικές λεπτομέρειες για το πιο εσωτερικό μέρος του κέντρου της Γης.
Οι εκτιμήσεις για το πότε μπορεί να έχει στερεοποιηθεί ο εσωτερικός πυρήνας του πλανήτη – όταν ο σίδηρος κρυσταλλώθηκε για πρώτη φορά στο κέντρο του πλανήτη – κυμαίνονταν από 500 εκατομμύρια έως 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Η έρευνα σχετικά με την ένταση του μαγνητικού πεδίου της Γης υποδηλώνει ότι η ηλικία του εσωτερικού πυρήνα της Γης βρίσκεται στο νεότερο άκρο αυτής της χρονικής κλίμακας, καθώς στερεοποιείται μετά από 565 εκατομμύρια χρόνια, επιτρέποντας στη μαγνητική ασπίδα της Γης να ανακάμψει.
«Οι παρατηρήσεις φαίνεται να υποστηρίζουν τον ισχυρισμό ότι ο εσωτερικός πυρήνας φύτρωσε για πρώτη φορά λίγο μετά από αυτό το διάστημα, μετατρέποντας το γεωδύναμο (τον μηχανισμό που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο) από μια αδύναμη, ασταθή κατάσταση σε ένα ισχυρό, σταθερό διπολικό πεδίο», είπε ο Driscoll.
Ο Tarduno είπε ότι η αποκατάσταση της αντοχής του πεδίου μετά το Ediacaran καθώς ο εσωτερικός πυρήνας μεγάλωνε ήταν πιθανότατα σημαντική για να αποτρέψει την ξήρανση της πλούσιας σε νερό Γης.
Όσο για τα παράξενα ζώα του Ediacaran, όλα εξαφανίστηκαν από τον επόμενο Κάμπριο, όταν η ποικιλομορφία της ζωής εξερράγη και τα κλαδιά του δέντρου της ζωής που γνωρίζουμε σήμερα σχηματίστηκαν σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα.
Για περισσότερες ειδήσεις και ενημερωτικά δελτία του CNN, δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο CNN.com