SA: существует связь между атмосферой Земли и ее магнитным полем

Фото из открытых источников

Внутри Земли расплавленный материал, из которого состоит внешнее ядро, течет вокруг внутреннего ядра в направлении, противоположном вращению Земли. Считается, что это «динамо» отвечает за создание магнитосферы Земли, внутреннего магнитного поля, которое защищает жизнь на поверхности от вредного излучения. Но поскольку поток расплавленного материала в ядре Земли не является идеально стабильным, магнитосфера со временем то приливает, то отливает. Ученые также предполагают, что это поле предотвращает медленное сдувание атмосферы Земли заряженными солнечными частицами (солнечным ветром), что, как полагают, имело место в случае с Марсом.

В результате магнитное поле Земли теоретически считается неотъемлемой частью обитаемости Земли, хотя его роль в поддержании атмосферы остается предметом постоянного изучения. Согласно новому исследованию группы ученых NASA, изменения магнитного поля Земли за последние 540 миллионов лет коррелируют с колебаниями уровня кислорода в нашей атмосфере. Их исследование предполагает, что процессы в недрах Земли могут быть напрямую связаны с изменениями в нашей атмосфере, что может иметь значительные последствия для нашего понимания обитаемости планет.

Исследованием руководила Вэйцзя Куанг из Лаборатории геодезии и геофизики и Sellers Exoplanet Environments Collaboration (SEEC) в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. К ней присоединились исследователи из Лаборатории планетарных сред имени Годдарда НАСА, Департамента наук о Земле и космосе/Программы астробиологии Вашингтонского университета и Школы Земли и окружающей среды Лидского университета. Статья, описывающая их выводы, была опубликована в журнале Science Advances.

Ученые, изучающие Землю, давно знают, что история магнитного поля Земли записана намагниченными минералами в горных породах. Когда магма поднимается на поверхность и затвердевает, минералы сохраняют признаки магнитного поля, в котором она образовалась, и насколько сильным оно было. Пока минералы не нагреваются до такой степени, что снова становятся расплавленными, эта магнитная запись может оставаться нетронутой бесконечно. Аналогично химический состав горных пород и минералов зависит от количества кислорода, в котором они образовались, что позволяет ученым определять, как уровень кислорода повышался и понижался с течением времени. 

«Эти два набора данных очень похожи. Земля — единственная известная планета, поддерживающая сложную жизнь. Найденные нами корреляции могут помочь нам понять, как развивается жизнь и как она связана с внутренними процессами планеты», - говорит Куанг.

Геофизики и геохимики собрали обширные записи как по магнетизму, так и по уровню кислорода, зафиксированные в древних породах. Но, по словам авторов, ранее не было никаких подробных сравнений между этими записями. Когда Куанг и его коллеги проанализировали два набора данных, они обнаружили, что колебания магнитного поля Земли коррелируют с ростом и падением уровня кислорода в атмосфере со времен кембрийского взрыва. Это событие, которое произошло около 540 миллионов лет назад, произошло, когда сложная жизнь и практически все основные типы животных начали появляться в ископаемой летописи. 

«Эта корреляция повышает вероятность того, что и напряженность магнитного поля, и уровень кислорода в атмосфере реагируют на один и тот же базовый процесс, например, на движение континентов Земли», - говорит соавтор исследования Бенджамин Миллс из Университета Лидса.

Исследовательская группа надеется изучить больше наборов данных, чтобы проверить эту корреляцию. Это будет включать наборы данных, которые охватывают период, более длительный, чем кембрийская эра, а также те, которые каталогизируют изменения в других компонентах атмосферы (например, азоте), которые необходимы для жизни. Эти исследования могут выявить важную связь между внутренней динамикой планет и обитаемостью, что также может иметь значение для поиска жизни за пределами Земли (астробиология).