幸运?

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大约5.5亿年前,地球失去了几乎所有的磁场,磁场强度下降到只有原来的10%。不过没过多久,就奇迹般的恢复了。

地球磁场如此剧烈减弱然后又恢复的确切原因是一个谜。但根据罗切斯特大学地质学家约翰塔杜诺的最新研究,这可能与地核的变化有关,特别是内核的形成。

今天地球的核心分为内核和外核,内核是固态的,称为内核,外层是液体的,称为外核。地球的磁场是由外核的流动产生的。

地球演化初期,没有内核和外核之分,全是液体。但随着热量的不断流失,地核中处于高压下的液态物质开始结晶,固态的内核即将浮出水面。

内核的具体形成年代也是个谜。但这次,研究人员通过分析矿石中的磁性标记,判断这一事件可能发生在大约5.5亿年前。

地球的内部结构。

地核的冷却会导致其流动性逐渐降低,这可能是地球磁场接近消失的原因。不过幸运的是,地核并没有整体凝固,而是在地核内部形成了一个可以不断生长的内核,而外层依旧保持液态。一旦内核开始生长,外核的流动性就会恢复,磁场就会重新增强。

矿石中的磁性标记带有形成年代的磁场记忆。通过分析这些标记,研究人员确定了地球磁场演化史上的两个重要时间点。

一个时间节点是磁场开始恢复的时刻,大约在磁场接近消失的1500万年后。另一个时间节点大约在4.5亿年前,当时内核的结构发生了变化,内核与外核之间可能已经出现了分界线。

生命的繁衍有赖于磁场的保护。这次地球磁场的巨大震荡几乎与地球演化史上的另一件大事同时发生——在这件事情发生后不久,也就是540到5.3亿年前,出现了“寒武纪生物现象”。宇宙大爆炸》,多细胞生命开始繁盛。两者之间可能存在的联系很耐人寻味。

放眼太阳系,火星曾经拥有与地球相同的磁场。但大约在40亿年前,火星的磁场消失了,今天的火星是一片干燥贫瘠的地方。如果地球磁场在5.5亿年前彻底消失,无法恢复,那么今天的地球可能是另一番景象。

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进化示意图地心和磁场的产生。左边是没有内核的地球;图中是5.5亿年前内核开始生长时的地球;右边是4.5亿年前内核开始分层时的地球。

罗切斯特大学/MichaelOsadciw
参考
早寒武世地球发电机的更新与内核结构的起源
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31677-7
地球是如何避免重蹈火星覆辙的?古老的岩石蕴藏着线索
https://www.rochester.edu/newscenter/how-did-earth-avoid-mars-like-fate-ancient-rocks-hold-clues-526972/