研究人员发现地球磁场最古老的无可辩驳证据

研究人员发现地球磁场的最古老确凿证据

一项由牛津大学和麻省理工学院联合主导的新研究已经找到了37亿年前的地球磁场记录，并发现它与今天地球周围的磁场非常相似。这些发现已经在《地球物理研究杂志》上发表。

如果没有地球的磁场，地球上的生命将是不可能存在的，因为它可以保护我们免受来自太阳的有害宇宙辐射和带电粒子（“太阳风”）的侵害。但直到现在，关于现代磁场首次建立的可靠日期还没有。

在这项新研究中，研究人员检查了格陵兰伊苏阿古老的含铁岩石序列。铁粒子实际上是微小的磁铁，当结晶过程将它们固定在原处时，可以记录磁场强度和方向。研究人员发现，追溯到37亿年前的岩石捕获到了至少15微特斯拉的磁场强度，与现代磁场（30微特斯拉）相当。

这些结果提供了从整体岩石样本中得出的地球磁场强度的最古老估计，这比以前使用个别晶体的研究提供了更准确可靠的评估。

牛津大学地球科学系的首席研究员克莱尔·尼科尔斯教授表示：“从这么古老的岩石中提取可靠的记录非常具有挑战性，在我们分析实验室中的这些样本时，看到原始磁信号开始显现真的很令人兴奋。这对我们努力确定地球上生命初次出现时古代磁场的作用是一个非常重要的进展。”

虽然磁场强度似乎保持相对恒定，但已知太阳风在过去明显更强。这表明地球表面免受太阳风的保护随时间增加，这可能使生命得以进入大陆并离开海洋的保护。

地球的磁场是由混合在流态外核中的熔融铁所生成，由内核凝固产生的浮力驱动，形成一个发电机。在地球早期形成时，固态内核尚未形成，这引发了有关早期磁场是如何维持的问题。这些新结果表明，驱动地球早期发电机的机制与形成今天地球磁场的固化过程同样有效。

了解地球磁场强度随时间变化的情况对于确定地球内部固态内核何时开始形成非常关键。这将帮助我们了解地球深层内部热量释放的速度，这对于理解板块构造等过程至关重要。

在追溯如此长时间之前地球磁场的重建中面临的一个重大挑战是，任何加热岩石的事件都会改变保存下来的信号。地壳中的岩石通常有着漫长而复杂的地质历史，这会抹去先前的磁场信息。然而，伊苏阿上覆盖着厚厚的大陆地壳，这种地质结构独特，使其免受广泛的构造活动和变形的影响。这使研究人员能够建立清晰的证据支持37亿年前磁场的存在。

这些结果还可能为我们了解地球大气的发展过程提供新的见解，尤其是关于气体的大气逸失。目前无法解释的现象是25亿年前以上不反应的氙气从我们的大气中消失。氙气相对较重，因此不太可能只是从我们的大气中飘走。最近，科学家们已经开始调查通过磁场移除带电氙气粒子的可能性。

未来，研究人员希望通过研究加拿大、澳大利亚和南非等其他古老岩石序列来扩展我们对地球大气在25亿年前氧气升起之前地球磁场的了解。更好地了解地球古代磁场的强度和变化将有助于我们确定行星表面上是否举足轻重的行星磁场对于承载生命及其在大气演变中的作用。