Иллюстрация некоторых подводных существ, живших в эдиакарский период, примерно 635–541 миллион лет назад.
Магнитное поле Земли поддерживает жизнь на нашей планете, защищая нас от солнечных ветров, радиации и экстремальных изменений температуры. Но около 591 миллиона лет назад он почти рухнул. Согласно новому исследованию, эта почти катастрофа, возможно, на самом деле стала ключом к взрыву эволюции, который проложил путь к развитию более крупных и разнообразных форм жизни.
Опубликовано в журнале Связь Земля и окружающая среда В этом месяце исследование показало, что резкое ослабление магнитного поля Земли, продолжавшееся 26 миллионов лет, соответствовало периоду истории планеты, называемому Эдиакарским периодом. За это время большое количество кислорода в атмосфере и океанах Земли позволило первым многоклеточным, использующим кислород организмам возникнуть из моря.
Однако существа, появившиеся во время Эдикарана, почти не напоминали ничего, наблюдаемое сегодня, принимая дискообразные формы и бесформенные массы, некоторые из которых превышали три фута в размерах. Эти листья и вееры включают в себя самых ранних известных животных Земли, таких как каплеобразные Дикинсония.
Ученые предполагают, что без защиты магнитного поля примерно 600 миллионов лет назад солнечная радиация воздействовала на атмосферу Земли, удаляя из атмосферы водород и другие легкие газы. Это оставило после себя обилие свободно плавающих атомов кислорода, которые организмы могли использовать.
«Если мы правы, это довольно глубокое событие в эволюции», — говорит Стефани Паппас ведущий автор Джон Тардуно, геофизик из Университета Рочестера. Живая наука.
Ископаемое впечатление от Дикинсонияодно из самых ранних известных животных, обитающее на территории современной Австралии.
Основываясь на предыдущих исследованиях, которые указывали на исторические колебания магнитного поля, группа исследователей исследовала горные породы, содержащие кристаллы, которые охлаждались в течение десятков или сотен тысяч лет. Теперь эти структуры действуют как капсулы времени, свидетельствуя о силе магнитного поля в различные моменты развития Земли.
Анализ полевого шпата из южной Бразилии показал, что 591 миллион лет назад магнитное поле было в 30 раз слабее, чем сейчас. Но камень возрастом два миллиарда лет из Южной Африки позволяет предположить, что в то время магнитное поле имело ту же силу, что и сегодня.
Тогда ядро Земли было жидким, а не твердым. Жидкое внутреннее ядро бурлило, выделяя тепло в более холодную мантию, перемещая расплавленное железо вокруг ядра и позволяя существовать магнитному полю Земли. К Эдиакарию эта разница температур уменьшилась, уменьшив движение ядра и, следовательно, наличие магнитного поля.
«К тому времени, когда мы доберемся до Эдиакарана, поле будет на последнем издыхании», — объясняет Тардуно Кэти Хант из CNN. «Он почти рушится. Но затем, к счастью для нас, стало достаточно прохладно, и внутреннее ядро начало генерировать (усиливать магнитное поле)».
Новые результаты также проливают свет на давний вопрос: в какой момент ядро Земли затвердело? Предыдущие оценки варьировались от 2,5 до 500 миллионов лет назад, но анализ команды относит это событие к более позднему концу этого спектра, ближе к 565 миллионам лет назад. Затвердевание внутреннего ядра также было решающим событием для эволюции жизни: оно позволило магнитному полю Земли восстановить свою силу и защитить воду планеты от полной эрозии солнечной радиацией.
«Нам нужно магнитное поле Земли, чтобы сохранить воду на планете», — говорит Тардуно. Живая наука. «Но это своего рода интересный поворот: во времена Эдиакарского периода действительно слабое магнитное поле могло помочь ускорить эволюцию».
Ранее научный консенсус считал, что фотосинтезирующие организмы, такие как цианобактерии, создавали избыток кислорода во время Эдиакарского периода, и он со временем накапливался в океанах, пишет CNN соавтор исследования Шухай Сяо, геобиолог из Технологического института Вирджинии.
Новые результаты не обязательно опровергают эту идею — вместо этого они могут показать, что Земля получала кислород разными способами.
«Мы не оспариваем тот факт, что один или несколько из этих процессов происходили одновременно. Но слабое поле, возможно, позволило оксигенации преодолеть порог, способствуя излучению животных (эволюции)», — говорит Тардуно CNN.
Дэвид Данлоп, физик из Университета Торонто, не принимавший участия в исследовании, рассказывает Дино Грандони о Вашингтон Пост что, хотя недавняя работа требует дальнейшего изучения, анализ был «проведен безупречно».
«Эта гипотеза, хотя и явно умозрительная, как и любые идеи о самом раннем происхождении жизни, кажется, заслуживает пристального внимания», — говорит Данлоп изданию. «Причинно-следственную связь всегда трудно доказать, но я за то, чтобы новые идеи выносились на всеобщее обозрение. Это провоцирует дальнейшее изучение, и это все к лучшему».
