Pētījumi liecina, ka neparastais Zemes magnētiskā lauka stāvoklis Ediacaran periodā varēja būtiski ietekmēt sarežģītās dzīvības evolūciju, mainot skābekļa līmeni atmosfērā. Pētījums atklāj, ka šajā periodā bija visu laiku vājākais magnētiskais lauks, kas, iespējams, pieļāva vairāk skābekļa, tādējādi atbalstot lielākas un aktīvākas dzīvības formas. Šī uzlabotā izpratne par ģeomagnētisko un evolūcijas dinamiku sniedz ieskatu dzīvības potenciālā uz citām planētām. Kredīts: SciTechDaily.com
Pierādījumi liecina, ka vājš magnētiskais lauks pirms miljoniem gadu varēja izraisīt dzīvību.
Ediacara periods, kas ilga no aptuveni 635 līdz 541 miljonam gadu, bija izšķirošs periods Zemes vēsturē. Tas bija transformācijas laikmets, kurā parādījās sarežģīti, daudzšūnu organismi, kas pavēra ceļu dzīvības eksplozijai.
Bet kā attīstījās šis dzīves uzplaukums un kādi faktori uz Zemes to varēja veicināt?
Pētnieki no Ročesteras universitātes ir atklājuši pārliecinošus pierādījumus tam, ka Zemes magnētiskais lauks bija ļoti neparastā stāvoklī, kad Ediacaran periodā makroskopiskā fauna dažādoja un uzplauka. Viņu pētījums tika publicēts daba Komunikācijas Zeme un videTas rada jautājumu, vai šīs svārstības Zemes senajā magnētiskajā laukā izraisīja skābekļa līmeņa izmaiņas, kas pirms miljoniem gadu varēja būt ļoti svarīgas dzīvības formu atražošanai.
Pētnieki no Ročesteras universitātes pētīja Zemes magnētisko lauku Ediacaran pārejas periodā, kas aptvēra apmēram pirms 635 līdz 541 miljonam gadu. Pētījums rada jautājumus par to, kādi faktori varētu būt veicinājuši sarežģītu daudzšūnu organismu, piemēram, Ediacaran dzīvnieku, rašanos, kas pazīstami ar savu līdzību ar agrīnajiem dzīvniekiem. Kredīts: Ročesteras Universitātes ilustrācija / Maikls Osadcio
Saskaņā ar Džona Tarduno (John Tarduno), Zemes un vides zinātņu katedras profesora Viljama Kenana jaunāko, viena no ievērojamākajām dzīvības formām Ediacaran periodā bija Ediacaran dzīvnieki. Tie izcēlās ar savu līdzību ar agrīnajiem dzīvniekiem, no kuriem daži bija vairāk nekā metru (trīs pēdas) lieli un bija kustīgi, kas liecina, ka tiem, iespējams, bija vajadzīgs vairāk skābekļa nekā iepriekšējām dzīvības formām.
“Iepriekšējās idejas par šo apbrīnojamo Ediacaran dzīvnieku parādīšanos ir ietvērušas ģenētiskus vai vides virzošos faktorus, taču ciešais laiks ar ārkārtīgi zemo magnētisko lauku ir mudinājis mūs pārskatīt vides problēmas, jo īpaši skābekļa daudzumu atmosfērā un okeānos,” saka Tarduno. . Viņš ir arī Mākslas un zinātņu koledžas un Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu koledžas pētniecības dekāns.
Zemes magnētiskie noslēpumi
Apmēram 1800 jūdzes zem mums šķidrā dzelzs ieplūst Zemes ārējā kodolā, radot planētas aizsargājošo magnētisko lauku. Lai gan magnētiskais lauks ir neredzams, tas ir būtisks dzīvībai uz Zemes, jo tas aizsargā planētu no saules vēja – no Saules nākošām starojuma plūsmām. Taču Zemes magnētiskais lauks ne vienmēr bija tik spēcīgs kā šodien.
Pētnieki ierosināja, ka neparasti zems magnētiskais lauks varētu būt veicinājis dzīvnieku dzīves rašanos. Tomēr korelāciju ir bijis grūti pārbaudīt, jo šajā laikā ir ierobežoti dati par magnētiskā lauka stiprumu.
Dikinsonijas fosilais iespaids, Ediacaran faunas piemērs, kas atrasts mūsdienu Austrālijā. Kredīts: Shuhai Xiao, Virginia Tech
Tarduno un viņa komanda izmantoja novatoriskas stratēģijas un paņēmienus, lai pārbaudītu magnētiskā lauka stiprumu, pētot magnētismu, kas atrasts senajos laukšpata un piroksēna kristālos no anortozīta iežu. Kristāli satur magnētiskas daļiņas, kas saglabā magnetizāciju kopš minerālu veidošanās. Datējot akmeņus, pētnieki var izveidot Zemes magnētiskā lauka evolūcijas laika grafiku.
Izmantojiet uzlaboto rīku priekšrocības, tostarp CO2 Izmantojot lāzerus un supravadošās kvantu traucējumu ierīces (SQUID) magnetometru laboratorijā, komanda rūpīgi analizēja kristālus un magnētismu tajos.
Vājš magnētiskais lauks
Viņu dati liecina, ka Zemes magnētiskais lauks dažkārt Ediacaran periodā bija vājākais līdz šim zināmais lauks — līdz pat 30 reizēm vājāks nekā mūsdienu magnētiskais lauks — un ka ārkārtīgi zemais lauka stiprums saglabājās vismaz 26 miljonus gadu.
Vājš magnētiskais lauks uz lādētām Saules daļiņām atvieglo vieglo atomu, piemēram, ūdeņraža, atdalīšanu no atmosfēras, liekot tiem izkļūt kosmosā. Ja ūdeņraža zudums ir liels, atmosfērā var palikt vairāk skābekļa, nevis reaģēt ar ūdeņradi, veidojot ūdens tvaikus. Šīs reakcijas laika gaitā var izraisīt skābekļa uzkrāšanos.
Fractofusus fosilais iespaids, kas ir Ediacaran faunas piemērs, tika atrasts tagadējās Ņūfaundlendas teritorijā ar Kanādas santīma lielumu. Kredīts: Shuhai Xiao, Virginia Tech
Tarduno un viņa komandas pētījumi liecina, ka Ediacaran periodā ārkārtīgi vājš magnētiskais lauks izraisīja ūdeņraža zudumus vismaz desmitiem miljonu gadu. Šis zudums var būt palielinājis skābekļa daudzumu atmosfērā un okeāna virsmā, ļaujot parādīties progresīvākām dzīvības formām.
Tarduno un viņa pētnieku grupa iepriekš atklāja, ka Zemes magnētiskais lauks atguva spēku vēlākā kembrija laikā, kad fosilajā ierakstā sāka parādīties lielākā daļa dzīvnieku grupu, un tika atjaunots aizsargājošais magnētiskais lauks, ļaujot dzīvībai uzplaukt.
“Ja ļoti vājais lauks būtu saglabājies pēc Ediacaran, Zeme izskatītos ļoti savādāka nekā mūsdienās ar ūdeni bagātā planēta: ūdens zudums varētu būt pakāpeniski izžuvis Zeme,” saka Tarduno.
Pamata dinamika un evolūcija
Darbs liecina, ka izpratnei par planētu iekšējo dizainu ir izšķiroša nozīme, domājot par dzīvības potenciālu ārpus Zemes.
“Ir pārsteidzoši domāt, ka procesus, kas notiek Zemes kodolā, galu galā var saistīt ar evolūciju,” saka Tarduno. “Tā kā mēs apsveram dzīvības iespēju citur, mums arī jāapsver, kā veidojas un attīstās planētu iekšpuse.”
Papildinformāciju par šo pētījumu skatiet sadaļā Kā Zemes vājais magnētiskais lauks veicināja sarežģītas dzīvības rašanos.
Atsauce: “Neizbēgams ģeomagnētiskā lauka sabrukums, iespējams, ir veicinājis atmosfēras oksigenāciju un dzīvnieku starojumu Ediacaran” autors Wentao Huang, John A. Ēriks Dž. Blekmens un Aleksejs V. Smirnofs, Gabriels Erents un Rorijs D. Kotrels un Kenets B. Kodama un Ričards K. Bono un Deivids Dž. Sepiks, Yongxiang Li, Francis Nimmo, Shuhai Xiao un Michael K. Votkesa, 2024. gada 2. maijs, Zemes un vides komunikācijas.
doi: 10.1038/s43247-024-01360-4
Šo pētījumu atbalstīja ASV Nacionālais zinātnes fonds.
