研究人員發現了地球磁場最古老、無可爭議的證據 _地球

一個37億年前的帶狀鐵形成的例子，發現于伊蘇阿-蘇克拉斯塔爾帶的東北部。來源：克萊爾·尼科爾斯。
據牛津大學：牛津大學和麻省理工學院領導的一項新研究恢復了37億年前的地球磁場記錄，發現它與今天地球周圍的磁場非常相似。研究結果已發表在《地球物理研究雜志》上。
如果沒有磁場，地球上的生命就不可能存在，因為這可以保護我們免受有害的宇宙輻射和太陽發射的帶電粒子（“太陽風”）的影響。但到目前為止，現代磁場首次建立的時間還沒有可靠的數據。
在這項研究中，研究人員檢查了來自格陵蘭島伊蘇阿的一系列古老的含鐵巖石。鐵顆粒有效地充當微小的磁鐵，當結晶過程將其鎖定在適當位置時，可以記錄磁場強度和方向。研究人員發現，37億年前的巖石所捕獲的磁場強度至少為15微特斯拉，與現代磁?。?0微特斯拉）相當。
這些結果提供了從整個巖石樣本中得出的對地球磁場強度的最古老估計，這比以前使用單個晶體的研究提供了更準確和可靠的評估。
首席研究員克萊爾·尼科爾斯教授（牛津大學地球科學系）表示， “從如此古老的巖石中提取可靠的記錄極具挑戰性，當我們在實驗室分析這些樣本時，看到初級磁信號開始出現，真的很令人興奮。這是向前邁出的非常重要的一步，因為我們試圖確定地球上生命首次出現時古代磁場的作用。”
雖然磁場強度似乎保持相對恒定，但眾所周知，太陽風在過去明顯更強。這表明，隨著時間的推移，對地球表面免受太陽風影響的保護作用有所增強，這可能使生命得以遷移到大陸上，而脫離了海洋的保護。

沿著樣帶提取樣本，以比較35億年前的火成巖侵入體與研究人員顯示的保持37億年前磁場記錄的圍巖之間的差異。來源：克萊爾·尼科爾斯。
地球磁場是由流體外核中的熔融鐵混合產生的，內核凝固時浮力驅動，從而產生發電機。在地球的早期形成過程中，固體內核尚未形成，這就留下了早期磁場是如何維持的懸而未決的問題。
這些新結果表明，驅動地球早期發電機的機制與今天產生地球磁場的凝固過程相似。
了解地球磁場強度如何隨時間變化也是確定地球內部固體核心何時開始形成的關鍵。這將有助于我們了解熱量從地球內部深處逃逸的速度，這是了解板塊構造等過程的關鍵。

研究合著者Athena Eyster站在帶狀鐵構造的大面積暴露前，這是一個富含鐵的礦床，從中提取了古代磁場信號。來源：克萊爾·尼科爾斯。
重建地球磁場的一個重大挑戰是，任何加熱巖石的事件都會改變保存的信號。地殼中的巖石往往具有漫長而復雜的地質歷史，這些歷史抹去了以前的磁場信息。
然而，伊蘇阿-上地殼帶具有獨特的地質特征，位于厚大陸地殼之上，保護其免受廣泛的構造活動和變形的影響。這使研究人員能夠建立一個明確的證據體系，支持37億年前磁場的存在。
研究結果還可能為我們所知的磁場在塑造地球大氣層發展中的作用提供新的見解，特別是在氣體的大氣逃逸方面。
一個目前無法解釋的現象是25億年前我們大氣中未反應的氣體氙的損失。氙相對較重，因此不太可能簡單地飄出大氣層。最近，科學家們開始研究帶電氙粒子被磁場從大氣中清除的可能性。
未來，研究人員希望通過研究加拿大、澳大利亞和南非的其他古代巖石序列，擴大我們對大約25億年前地球大氣中氧氣上升之前地球磁場的了解。
更好地了解地球磁場的古老強度和可變性，將有助于我們確定行星磁場是否對在行星表面孕育生命至關重要，以及它們在大氣演化中的作用。