5.65亿年前地球磁场曾濒临崩溃

中企微商网 2019-09-10

地球磁场保护着包括人类在内的生物得以安然生活在这颗星球上,但地磁场也曾弱极一时,差点就让地球走向毁灭。一项新研究发现,地磁场强度在大约 5.65 亿年前曾下降到最低点,几近崩溃,是地核及时“硬化凝固”,重添加强磁场,地球才有了今天种种风貌。

5.65亿年前地球磁场曾濒临崩溃

这一发现为科学界对地核形成的分歧意见提供了新见解,也支持地核相对年轻(和地球本体相比)的理论。

地核(core)位于地球构造的最内部,由铁和镍组成,半径约3,470 公里,温度约4000~6000 ℃,由地震波分析与地球磁场的自激发电机理论可知,地核再分为固态内核与液态外核:外核处于融熔状态,内核则是固态铁。

5.65亿年前地球磁场曾濒临崩溃

地球构造解剖图。 (Source:Kelvinsong “CC BY-SA 3.0”, from Wikimedia Commons)

但地核在很早很早之前应该完全为液态,究竟如何形成固态内核一直是个谜团,科学界为此争论了超过80 年,并且认为固态内核出现的时间从5 亿年前到25 亿年前的说法都有。

现在,由罗彻斯特大学古地磁学家 Richard Bono 领导的团队提供证据证明,固态内核应是在 5.65 亿年前开始成形。该团队分析一块地质年龄达5.65 亿年的岩石,内置斜长石(plagioclase)与单斜辉石(clinopyroxene)单晶结构,发现晶体中针状富铁粒子与岩石形成时存在的磁场方向一致,表明当时行星的磁场极其微弱,比如今的磁场强度还要弱10 倍。

再结合过去的研究指出,磁场于这段时间内也迅速逆转极性,说明地球磁场在 5.65 亿年前可能濒临崩溃边缘。然而,地球磁场并没有消散,反而在跌到谷底后开始变强,研究人员认为这便是内地核硬化凝固的迹象。

讲讲地磁场,古代岩石分析表明地磁场存在时间可追溯到42 亿年前,而磁场由行星内部热能驱动导电流体循环而形成,但随着时间推移,热驱动循环无法再继续提供足够动力维持早期磁场,于是磁场开始减弱。

直到5.65 亿年前千钧一发之际,地球内核及时结晶硬化,温度、压力和组成成分发生变化,进而重新启动地球动力学,产生一个更强大的新磁场,保护我们免受太阳风带电粒子轰炸至今。如果没有磁场,太阳风带电粒子将逐渐剥离地球大气层,让这颗星球成为今日我们所见仅余一片荒芜景色的火星。

巧合的是,寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)也始于距今5.42 亿年前的寒武纪时期,绝大多数动物“门”都在此时期出现,由于磁场重添加强、导致生命大爆发的推测似乎颇合理,虽然科学界目前对两者的关联性尚无共识。

我们还需要更多研究来完善地球磁场的强度波动、以及地磁场是否会影响生命进化的推论。新论文发布在《自然-地球科学》(Nature Geoscience)期刊。