Когда Земля ослабила щит: связь магнитного поля с зарождением жизни

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В далекие времена, когда первые многоклеточные обитатели только начинали осваивать просторы нашей планеты, магнитное поле Земли переживало кризис. Могло ли это событие, словно поворот ключа в замке, открыть дорогу к зарождению жизни?

Юная Земля
Юная Земля
Автор: Designer

Ученые, исследуя древние породы возрастом 565 и 591 миллионов лет, обнаружили удивительное: в этот период земное магнитное поле, обычно выступающее надежным защитником от космического излучения, ослабло в 30 раз. Это открытие, словно осколок пазла, позволило взглянуть на историю Земли с новой стороны.

Магнитная буря в истории планеты

Наше магнитное поле, подобно невидимому щиту, защищает нас от солнечного ветра — потока заряженных частиц, способных разрушать атмосферу и угрожать жизни. Исследования показали, что в Эдиакарский период, когда на Земле появились первые многоклеточные организмы, этот щит дал трещину.

«Словно великан задремал, — говорят ученые, — и его защита ослабла.»

Этот период «магнитного сна» совпал с периодом, когда в атмосфере и океане Земли начал накапливаться кислород. Совпадение? Возможно, нет.

a Петля магнитного гистерезиса с изображениями измеренного кристалла плагиоклаза (справа внизу, масштабная линейка 1 мм). b Диаграмма кривой обратного хода первого порядка (FORC) для кристалла плагиоклаза. c, d РЭМ-изображения удлиненных магнитных включений, наблюдаемых в кристаллах плагиоклаза (вставка), и соответствующие им EDS-спектры в области 20 кэВ. Анализируемые EDS-спектры отмечены красными кружками на вставке. e, f Отношение потерянного NRM к полученному TRM (кружки) и pTRM (треугольники). Все отмеченные точки - °C. Серые кружки - шаги, использованные в подгонке (примененное поле Blab и значение палеоинтенсивности Banc показаны в левом нижнем углу). Вставки: измерение кристалла в центре сверху с масштабной линейкой 1 мм. Ортогональная векторная диаграмма шагов отключения поля показана в правом верхнем углу. Квадраты - вертикальная проекция намагниченности, круги - горизонтальная проекция. Температурные диапазоны, использованные в подгонке палеоинтенсивности, показаны цветом.
a Петля магнитного гистерезиса с изображениями измеренного кристалла плагиоклаза (справа внизу, масштабная линейка 1 мм). b Диаграмма кривой обратного хода первого порядка (FORC) для кристалла плагиоклаза. c, d РЭМ-изображения удлиненных магнитных включений, наблюдаемых в кристаллах плагиоклаза (вставка), и соответствующие им EDS-спектры в области 20 кэВ. Анализируемые EDS-спектры отмечены красными кружками на вставке. e, f Отношение потерянного NRM к полученному TRM (кружки) и pTRM (треугольники). Все отмеченные точки — °C. Серые кружки — шаги, использованные в подгонке (примененное поле Blab и значение палеоинтенсивности Banc показаны в левом нижнем углу). Вставки: измерение кристалла в центре сверху с масштабной линейкой 1 мм. Ортогональная векторная диаграмма шагов отключения поля показана в правом верхнем углу. Квадраты — вертикальная проекция намагниченности, круги — горизонтальная проекция. Температурные диапазоны, использованные в подгонке палеоинтенсивности, показаны цветом.
Автор: Huang, W., Tarduno, J.A., Zhou, T. et al. Near-collapse of the geomagnetic field may have contributed to atmospheric oxygenation and animal radiation in the Ediacaran Period. Commun Earth Environ 5, 207 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01360-4 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Кислород: ключ к жизни

Кислород — это топливо жизни. Без него невозможно представить существование сложных многоклеточных организмов. Но откуда он взялся?

Одной из гипотез является связь между ослаблением магнитного поля и ростом уровня кислорода. В обычных условиях магнитное поле задерживает ионы водорода, не давая им улететь в космос. Но когда поле ослабевает, ионы водорода устремляются прочь, оставляя после себя кислород.

«Это как выпустить воздух из воздушного шарика, — объясняют ученые, — внутри остается только кислород.»

a Петля магнитного гистерезиса с изображениями измеренного кристалла плагиоклаза (справа внизу, масштабная линейка 1 мм). b Диаграмма кривой обратного хода первого порядка (FORC) для кристалла плагиоклаза. c, d РЭМ-изображения удлиненных магнитных включений, наблюдаемых в кристаллах плагиоклаза (вставка), и соответствующие им EDS-спектры в области 20 кэВ. Анализируемые EDS-спектры отмечены красными кружками на вставке. e, f Отношение потерянного NRM к полученному TRM (кружки) и pTRM (треугольники). Все отмеченные точки - °C. Серые кружки - шаги, использованные в подгонке (примененное поле Blab и значение палеоинтенсивности Banc показаны в левом нижнем углу). Вставки: измерение кристалла в центре сверху с масштабной линейкой 1 мм. Ортогональная векторная диаграмма шагов отключения поля показана в правом верхнем углу. Квадраты - вертикальная проекция намагниченности, круги - горизонтальная проекция. Температурные диапазоны, использованные в подгонке палеоинтенсивности, показаны цветом.
a Петля магнитного гистерезиса с изображениями измеренного кристалла плагиоклаза (справа внизу, масштабная линейка 1 мм). b Диаграмма кривой обратного хода первого порядка (FORC) для кристалла плагиоклаза. c, d РЭМ-изображения удлиненных магнитных включений, наблюдаемых в кристаллах плагиоклаза (вставка), и соответствующие им EDS-спектры в области 20 кэВ. Анализируемые EDS-спектры отмечены красными кружками на вставке. e, f Отношение потерянного NRM к полученному TRM (кружки) и pTRM (треугольники). Все отмеченные точки — °C. Серые кружки — шаги, использованные в подгонке (примененное поле Blab и значение палеоинтенсивности Banc показаны в левом нижнем углу). Вставки: измерение кристалла в центре сверху с масштабной линейкой 1 мм. Ортогональная векторная диаграмма шагов отключения поля показана в правом верхнем углу. Квадраты — вертикальная проекция намагниченности, круги — горизонтальная проекция. Температурные диапазоны, использованные в подгонке палеоинтенсивности, показаны цветом.
Автор: Huang, W., Tarduno, J.A., Zhou, T. et al. Near-collapse of the geomagnetic field may have contributed to atmospheric oxygenation and animal radiation in the Ediacaran Period. Commun Earth Environ 5, 207 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01360-4 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

От одноклеточных к многоклеточным

Представьте себе Землю того времени: океан, насыщенный кислородом, первые лучи солнца проникают сквозь толщу воды, и в этой колыбели жизни зарождаются первые сложные организмы. Возможно, именно ослабление магнитного поля послужило толчком к этому эволюционному рывку.

«Магнитная буря стала катализатором, — говорят ученые, — она создала условия для возникновения жизни, какой мы ее знаем.»

a Напряженность поля ограничена на основе выборочных исследований Телье (термальных) SCP (синие квадраты, шестиугольники) и исследований объемных пород (серые квадраты), обновленных по данным Zhou et al.22, с новыми усредненными по времени результатами SCP (красные шестиугольники), представленными здесь. Большие квадраты - усредненные по времени палеомагнитные дипольные моменты; маленькие квадраты - виртуальные дипольные моменты (ВДМ). Серые кружки - избранные фанерозойские ВДМ из работы Bono et al.1. Модель эволюции поля (3450-565 млн лет, красная линия) - взвешенная полиномиальная регрессия второго порядка докембрийских данных по напряженности поля из Bono et al.1; тренд 565-532 млн лет из Zhou et al.22. b Эволюция напряженности поля от криогена до кембрия соответствует пунктирному прямоугольнику в (a). Открытые круги - результаты, полученные нетепловыми и тепловыми методами, их размеры взвешены по числу единиц охлаждения из Zhou et al.22. Ключ: зеленый - микроволновый метод; фиолетовый - метод Шоу; черный - метод Уилсона. Коричневые открытые круги - тепловые результаты Телье. Сверхнизкий интервал поля, усредненный по времени (UL-TAFI), выделен светло-фиолетовым прямоугольником. Также показаны изотопные данные по селену (открытые символы) и интерпретация оксигенации от Pogge von Strandmann et al.20 (показаны здесь со средним значением окна 25 и ошибкой 1σ), суммарная радиация животных билатериев и небилатериев от Журавлева и Вуда65), Вуда и др.3, Дарроха и др.66 и Мушенте и др.67, и экскурсионные возрасты Шурама от Rooney et al.42.
a Напряженность поля ограничена на основе выборочных исследований Телье (термальных) SCP (синие квадраты, шестиугольники) и исследований объемных пород (серые квадраты), обновленных по данным Zhou et al.22, с новыми усредненными по времени результатами SCP (красные шестиугольники), представленными здесь. Большие квадраты — усредненные по времени палеомагнитные дипольные моменты; маленькие квадраты — виртуальные дипольные моменты (ВДМ). Серые кружки — избранные фанерозойские ВДМ из работы Bono et al.1. Модель эволюции поля (3450-565 млн лет, красная линия) — взвешенная полиномиальная регрессия второго порядка докембрийских данных по напряженности поля из Bono et al.1; тренд 565-532 млн лет из Zhou et al.22. b Эволюция напряженности поля от криогена до кембрия соответствует пунктирному прямоугольнику в (a). Открытые круги — результаты, полученные нетепловыми и тепловыми методами, их размеры взвешены по числу единиц охлаждения из Zhou et al.22. Ключ: зеленый — микроволновый метод; фиолетовый — метод Шоу; черный — метод Уилсона. Коричневые открытые круги — тепловые результаты Телье. Сверхнизкий интервал поля, усредненный по времени (UL-TAFI), выделен светло-фиолетовым прямоугольником. Также показаны изотопные данные по селену (открытые символы) и интерпретация оксигенации от Pogge von Strandmann et al.20 (показаны здесь со средним значением окна 25 и ошибкой 1σ), суммарная радиация животных билатериев и небилатериев от Журавлева и Вуда65), Вуда и др.3, Дарроха и др.66 и Мушенте и др.67, и экскурсионные возрасты Шурама от Rooney et al.42.
Автор: Huang, W., Tarduno, J.A., Zhou, T. et al. Near-collapse of the geomagnetic field may have contributed to atmospheric oxygenation and animal radiation in the Ediacaran Period. Commun Earth Environ 5, 207 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01360-4 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Загадки Эдиакара

Конечно, это всего лишь гипотеза, и многое еще предстоит узнать. Каким образом именно происходила потеря водорода? Как быстро рос уровень кислорода? И как именно это повлияло на эволюцию?

Ответы на эти вопросы пока скрыты в глубинах времени. Но одно ясно: магнитное поле Земли — это не просто физическое явление, это неотъемлемая часть нашей истории, тесно связанная с историей жизни на нашей планете.

Открытие, которое изменило взгляд на историю

Исследование древних пород, словно машина времени, позволяет заглянуть в прошлое и увидеть, как формировалась наша планета и жизнь на ней. Ослабление магнитного поля в Эдиакарский период — это не просто интересный факт, это ключ к пониманию того, как возникла жизнь на Земле и почему она приняла именно такую форму.

«Это как найти потерянную страницу в книге истории, — говорят ученые, — она помогает нам понять, как развивались события и к чему они привели.»

И кто знает, какие еще открытия ждут нас впереди, какие тайны хранят древние породы, ожидающие своего часа, чтобы рассказать нам свою историю.

4 комментария

Добавить комментарий

N
Жизнь зародилась на Земле ~3,8 миллиарда лет назад. Кислород появился не вследствие изменения магнитного поля, а в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
106149913878642138167@google
Подобное ослабление магнитного поля не могло послужить ускорению эволюции. Наоборот все сложные прибрежные формы жизни вымерли бы.
Lunatik
Это происходило в процессе рождения луны
1
В 1953 году Стэнли Миллер подверг «атмосферу», состоявшую из водорода, метана, аммиака и водяного пара, электрическим разрядам. При этом образовались некоторые из многочисленных существующих аминокислот, входящих в состав белков. Однако он получил лишь 4 из 20 аминокислот, необходимых для жизни. Более 30 лет спустя ученые все еще не могли произвести экспериментально все 20 необходимых аминокислот в условиях, которые можно было бы считать вероятными.Миллер полагал, что первичная атмосфера земли соответствовала атмосфере внутри его экспериментальной камеры. Почему? Он и его сотрудник позже выразили причину: «Синтез биологически значимых соединений происходит только в восстановительных условиях [без свободного кислорода в атмосфере]» . По теории же других эволюционистов, кислород был в наличии. Затруднение, которое возникает из-за этого перед защитниками эволюции, Хитчинг описывает так: «Если бы в воздухе был кислород, то первая аминокислота никогда бы не образовалась; а без кислорода она была бы уничтожена космическими лучами» .

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Главная проблема зеленой энергетики — это... пузырьки газа: как ученые перехитрили физику электролиза

Производство экологически чистого водорода с помощью электролиза воды — один из базовых процессов современной энергетики. Устройство электролизера принципиально простое: в емкость с...

«ВАЗ-2115: как появилась „пятнашка“ и чем она живёт спустя четверть века»

ВАЗ-2115 появилась в продаже в 1997 году и выпускалась до конца 2012-го. За это время менялись двигатели, оснащение и требования покупателей, но сама машина оставалась узнаваемой. Узкие фары,...

В бирманском янтаре нашли самое длинное перо динозавра. Оно объяснило, почему ящеры с крыльями не могли летать

Способность современных птиц летать напрямую зависит от того, как устроены их перья на микроскопическом уровне. Во время взмаха крыло испытывает сильное сопротивление воздуха, поэтому каждое...

Как один бензовоз перевозит АИ-92, АИ-95 и дизель, не смешивая топливо

Представьте обычную ситуацию на заправке. Подъезжает бензовоз, водитель готовит оборудование для разгрузки, а затем из одной машины пополняют запасы сразу нескольких видов топлива. В одном...

В озёра выпустили креветок, чтобы помочь лососю — в результате лосось исчез, а вместе с ним ушли сотни белоголовых орланов

В начале 1980-х осенью к ручью Макдональд-Крик в национальном парке Глейшер слетались сотни белоголовых орланов. Их привлекала рыба: кокани, пресноводная форма нерки, поднималась сюда на нерест из...

Ugreen Studio Max5s: обзор доступных полноразмерных беспроводных наушников с LDAC и автономностью 112 часов

Ugreen Studio Max5s это обновление популярных наушников Ugreen Max5с, которые уже пару лет являются настоящим бестселлером. В новой версии Max5s поработали над звуком, сделав его более...