Obnovitev starodavnih zapisov o Zemljinem magnetnem polju je zahtevna, ker se magnetizacija v kamninah pogosto ponastavi s segrevanjem med tektonskim pokopom v njihovi dolgi in zapleteni geološki zgodovini. Geoznanstveniki z MIT in drugod kažejo, da so kamnine iz Isua Supracrustal Belt v zahodni Grenlandiji v svoji geološki zgodovini doživele tri termične dogodke.
Prvi dogodek je bil najpomembnejši in je segrel kamnine na 550 stopinj Celzija pred približno 3,7 milijarde let. Naslednja dva dogodka nista segrela kamnin na skrajnem severnem delu območja nad 380 stopinj Celzija. Avtorji uporabljajo več vrst dokazov, da preizkusijo to trditev, vključno s testi paleomagnetnega polja, združbami metamorfnih mineralov na tem območju in temperaturami, pri katerih se ponastavijo radiometrične starosti opazovanih mineralnih populacij. S temi dokazi trdijo, da je starodavni, 3,7 milijarde let star zapis Zemljinega magnetnega polja morda ohranjen v trakastih železnih formacijah na skrajnem severnem delu polja.
Magnetno polje: Od nekoč do danes
V novi študiji je profesorica Claire Nichols z Univerze v Oxfordu s sodelavci preučila starodavno zaporedje kamnin, ki vsebujejo železo, iz Isue na Grenlandiji. Delci železa učinkovito delujejo kot drobni magneti, ki lahko beležijo jakost in smer magnetnega polja, ko jih proces kristalizacije zaklene na svoje mesto.
Raziskovalci so ugotovili, da so kamnine izpred 3,7 milijarde let zajele jakost magnetnega polja z jakostjo najmanj 15 mikrotesla, kar je primerljivo s sodobnim magnetnim poljem. Ti rezultati zagotavljajo najstarejšo oceno jakosti zemeljskega magnetnega polja, pridobljeno iz vzorcev celih kamnin, ki zagotavljajo natančnejšo in zanesljivejšo oceno kot prejšnje študije, ki so uporabljale posamezne kristale.
»Pridobivanje zanesljivih zapisov iz tako starih kamnin je izjemen izziv in res je bilo vznemirljivo videti, kako so se začeli pojavljati primarni magnetni signali, ko smo te vzorce analizirali v laboratoriju,« je dejala profesorica Nichols. »To je res pomemben korak naprej, ko poskušamo določiti vlogo starodavnega magnetnega polja, ko se je življenje na Zemlji prvič pojavilo.«
Medtem ko se zdi, da je jakost magnetnega polja ostala razmeroma konstantna, je znano, da je bil sončni veter v preteklosti bistveno močnejši. To nakazuje, da se je zaščita zemeljske površine pred sončnim vetrom sčasoma povečala, kar je morda omogočilo, da se je življenje preselilo na celine in zapustilo zaščito oceanov.
Zemljino magnetno polje nastane z mešanjem staljenega železa v tekočem zunanjem jedru, ki ga poganjajo vzgonske sile, ko se notranje jedro strdi, kar ustvarja dinamo. Med zgodnjim nastankom Zemlje trdno notranje jedro še ni bilo oblikovano, zaradi česar so ostala odprta vprašanja o tem, kako se je ohranilo zgodnje magnetno polje.
Kaj kažejo ti rezultati?
Ti novi rezultati kažejo, da je bil mehanizem, ki je poganjal Zemljin zgodnji dinamo, podobno učinkovit kot proces strjevanja, ki danes ustvarja Zemljino magnetno polje. Razumevanje, kako se je Zemljina magnetna poljska jakost spreminjala skozi čas, je prav tako ključno za določitev, kdaj se je začelo oblikovati Zemljino notranje trdno jedro. To nam bo pomagalo razumeti, kako hitro toplota uhaja iz globoke notranjosti Zemlje, kar je ključno za razumevanje procesov, kot je tektonika plošč.
Pomemben izziv pri rekonstrukciji Zemljinega magnetnega polja tako daleč nazaj v preteklost je, da lahko vsak dogodek, ki segreje skalo, spremeni ohranjene signale. Kamnine v zemeljski skorji imajo pogosto dolgo in zapleteno geološko zgodovino, ki izbriše prejšnje podatke o magnetnem polju. Vendar pa ima Isua edinstveno geologijo, saj sedi na vrhu debele celinske skorje, ki ga ščiti pred obsežnimi tektonskimi aktivnostmi in deformacijami. To je znanstvenikom omogočilo, da so zgradili jasne dokaze, ki podpirajo obstoj magnetnega polja pred 3,7 milijarde let. Rezultati lahko zagotovijo tudi nove vpoglede v vlogo našega magnetnega polja pri oblikovanju razvoja Zemljine atmosfere, kot jo poznamo, zlasti glede atmosferskega uhajanja plinov.
»V prihodnosti upamo, da bomo razširili naše znanje o Zemljinem magnetnem polju pred dvigom kisika v Zemljini atmosferi pred približno 2,5 milijardami let s preučevanjem drugih starodavnih kamnitih sekvenc v Kanadi, Avstraliji in Južni Afriki,« so povedali avtorji. »Boljše razumevanje starodavne moči in spremenljivosti zemeljskega magnetnega polja nam bo pomagalo ugotoviti, ali so planetarna magnetna polja ključnega pomena za gostovanje življenja na površini planeta in njihovo vlogo v atmosferskem razvoju.«
Novinar
