Едіакарський період, який тривав приблизно від 635 до 541 мільйона років тому, був ключовим часом в історії Землі. Це ознаменувало трансформаційну епоху, під час якої з’явилися складні багатоклітинні організми, заклавши основу для вибуху життя.
Але як відбувся цей сплеск життя і які фактори на Землі могли цьому сприяти?
Дослідники з Університету Рочестера знайшли переконливі докази того, що магнітне поле Землі перебувало в дуже незвичайному стані, коли макроскопічні тварини едіакарського періоду диверсифікувалися та процвітали. Їхнє дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications Earth & Environment, піднімає питання, чи призвели ці коливання в стародавньому магнітному полі Землі до змін рівня кисню, які, можливо, були вирішальними для поширення форм життя мільйони років тому.
За словами Джона Тардуно, професора кафедри наук про Землю та навколишнє середовище Вільяма Кенана, однією з найвидатніших форм життя едіакарського періоду була едіакарська фауна. Вони відрізнялися своєю схожістю з ранніми тваринами — деякі навіть досягали більше метра (трьох футів) у розмірах і були рухливими, що вказує на те, що їм, ймовірно, потрібно більше кисню порівняно з попередніми формами життя.
«Попередні ідеї щодо появи вражаючої едіакарської фауни включали генетичні чи екологічні рушійні фактори, але близький час із наднизьким геомагнітним полем спонукав нас переглянути екологічні проблеми, зокрема, оксигенацію атмосфери та океану», — говорить Тардуно. , який також є деканом наукового відділу Школи мистецтв і наук та Школи інженерії та прикладних наук.
Магнітні таємниці Землі
Приблизно у 2800 милях під нами рідке залізо збивається в зовнішньому ядрі Землі, створюючи захисне магнітне поле планети. Незважаючи на те, що магнітне поле невидиме, воно має важливе значення для життя на Землі, оскільки воно захищає планету від сонячного вітру — потоків радіації від Сонця. Але магнітне поле Землі не завжди було таким сильним, як сьогодні.
Дослідники припустили, що надзвичайно низьке магнітне поле могло сприяти появі тварин. Однак перевірити зв’язок було складно через обмеженість даних про силу магнітного поля протягом цього часу.
Тардуно та його команда використали інноваційні стратегії та методи для вивчення сили магнітного поля, вивчаючи магнетизм, зафіксований у стародавніх кристалах польового шпату та піроксену з анортозиту. Кристали містять магнітні частинки, які зберігають намагніченість з моменту утворення мінералів. Датуючи скелі, дослідники можуть побудувати хронологію розвитку магнітного поля Землі.
Використовуючи найсучасніші інструменти, включно з CO2- лазером і магнітометром надпровідного квантового інтерференційного пристрою лабораторії (SQUID), команда з точністю проаналізувала кристали та магнетизм, замкнений усередині.
Слабке магнітне поле
Їхні дані вказують на те, що магнітне поле Землі часом протягом Едіакарського періоду було найслабшим полем, відомим на сьогодні — у 30 разів слабшим, ніж магнітне поле сьогодні — і що наднизька напруженість поля тривала принаймні 26 мільйонів років.
Слабке магнітне поле полегшує зарядженим частинкам від Сонця відривати легкі атоми, такі як водень, з атмосфери, змушуючи їх вилітати в космос. Якщо втрата водню значна, більше кисню може залишитися в атмосфері замість того, щоб реагувати з воднем з утворенням водяної пари. Ці реакції можуть з часом призвести до накопичення кисню.
Дослідження, проведене Тардуно та його командою, свідчить про те, що під час едіакарського періоду надслабке магнітне поле викликало втрату водню щонайменше протягом десятків мільйонів років. Ця втрата могла призвести до збільшення оксигенації атмосфери та поверхні океану, що дозволило виникнути більш розвиненим формам життя.
Тардуно та його дослідницька група раніше виявили, що геомагнітне поле відновилося протягом наступного кембрійського періоду, коли більшість груп тварин починають з’являтися в летописі скам’янілостей, і захисне магнітне поле було відновлено, дозволяючи життю процвітати.
«Якби надзвичайно слабке поле залишилося після Едіакарану, Земля могла б виглядати зовсім не так, як багата водою планета, якою вона є сьогодні: втрата води могла б поступово висушити Землю», — каже Тардуно.
Основна динаміка та еволюція
Робота свідчить про те, що розуміння планетних внутрішніх справ має вирішальне значення для споглядання потенціалу життя за межами Землі.
«Це захоплююча думка, що процеси в ядрі Землі можуть бути пов’язані з еволюцією», — каже Тардуно. «Коли ми думаємо про можливість існування життя деінде, нам також потрібно враховувати, як формуються та розвиваються внутрішні планети». Щоб дізнатися більше про це дослідження, див. Як слабке магнітне поле Землі сприяло появі складного життя.