5.65 億年前地球磁場曾瀕臨崩潰,內地核及時「硬化」挽回最糟局面

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 29 日 15:09 | 分類 自然科學 follow us in feedly

地球磁場保護著包括人類在內的生物得以安然生活在這顆星球上,但地磁場也曾弱極一時,差點就讓地球走向毀滅。一項新研究發現,地磁場強度在大約 5.65 億年前曾下降到最低點,幾近崩潰,是地核及時「硬化凝固」,重新增強磁場,地球才有了今天種種風貌。



這一發現為科學界對地核形成的分歧意見提供了新見解,也支持地核相對年輕(和地球本體相比)的理論。

地核(core)位於地球構造的最內部,由鐵和鎳組成,半徑約 3,470 公里,溫度約 4,000~6,000 ℃,由地震波分析與地球磁場的自激發電機理論可知,地核再分為固態內核與液態外核:外核處於融熔狀態,內核則是固態鐵。

▲ 地球構造解剖圖。(Source:Kelvinsong [CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons

但地核在很早很早之前應該完全為液態,究竟如何形成固態內核一直是個謎團,科學界為此爭論了逾 80 年,並且認為固態內核出現的時間從 5 億年前到 25 億年前的說法都有。

現在,由羅徹斯特大學古地磁學家 Richard Bono 領導的團隊提供證據證明,固態內核應是在 5.65 億年前開始成形。該團隊分析一塊地質年齡達 5.65 億年的岩石,內含斜長石(plagioclase)與單斜輝石(clinopyroxene)單晶結構,發現晶體中針狀富鐵粒子與岩石形成時存在的磁場方向一致,表明當時行星的磁場極其微弱,比如今的磁場強度還要弱 10 倍。

再結合過去的研究指出,磁場於這段時間內也迅速逆轉極性,說明地球磁場在 5.65 億年前可能瀕臨崩潰邊緣。然而,地球磁場並沒有消散,反而在跌到谷底後開始變強,研究人員認為這便是內地核硬化凝固的跡象。

講講地磁場,古代岩石分析表明地磁場存在時間可追溯到 42 億年前,而磁場由行星內部熱能驅動導電流體循環而形成,但隨著時間推移,熱驅動循環無法再繼續提供足夠動力維持早期磁場,於是磁場開始減弱。

直到 5.65 億年前千鈞一髮之際,地球內核及時結晶硬化,溫度、壓力和組成成分發生變化,進而重新啟動地球動力學,產生一個更強大的新磁場,保護我們免受太陽風帶電粒子轟炸至今。如果沒有磁場,太陽風帶電粒子將逐漸剝離地球大氣層,讓這顆星球成為今日我們所見僅餘一片荒蕪景色的火星。

巧合的是,寒武紀生命大爆發(Cambrian Explosion)也始於距今 5.42 億年前的寒武紀時期,絕大多數動物「門」都在此時期出現,由於磁場重新增強、導致生命大爆發的推測似乎頗合理,雖然科學界目前對兩者的關聯性尚無共識。

我們還需要更多研究來完善地球磁場的強度波動、以及地磁場是否會影響生命進化的推論。新論文發表在《自然-地球科學》(Nature Geoscience)期刊。

(首圖來源:pixabay

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