牛津大學和麻省理工學院的一項合作研究從格陵蘭島上發現了 37 億年前的磁場記錄，證明地球的遠古磁場和今天一樣強大，對于抵禦宇宙和太陽輻射保護生命至關重要。
伊蘇阿超級地殼帶東北部有 37 億年曆史的帶狀鐵質地層。資料來源：克萊爾-尼科爾斯
一項新的研究還原了 37 億年前的地球磁場記錄，發現它與今天地球周圍的磁場極為相似。這項研究結果發表在今天（4 月 24 日）出版的《地球實體研究雜志》（Journal of Geophysical Research）上。
如果沒有磁場，地球上的生命就不可能存在，因為磁場可以保護我們免受有害宇宙輻射和太陽發射的帶電粒子（"太陽風"）的傷害。但是，迄今為止，現代磁場是何時開始形成的還沒有一個可靠的日期。
研究人員沿着橫斷面提取樣本，以比較 35 億年前的火成岩侵入體與周圍岩石之間的差異。資料來源：克萊爾-尼科爾斯
在這項新研究中，研究人員考察了格陵蘭島伊蘇阿含鐵岩石的古老序列。當結晶過程将鐵微粒鎖定在适當位置時，鐵微粒可以有效地充當微小磁體，記錄磁場強度和方向。研究人員發現，37 億年前的岩石捕捉到的磁場強度至少為 15 微特斯拉，與現代磁場（30 微特斯拉）相當。
這些結果提供了從整個岩石樣本中得出的地球磁場強度的最古老估計值，與以前使用單個晶體的研究相比，這些結果提供了更準确、更可靠的評估。
研究報告的合著者雅典娜-艾斯特（Athena Eyster）站在大片裸露的帶狀鐵質地層前，這種富含鐵質的沉積物正是提取古代磁場信号的來源。圖檔來源：克萊爾-尼科爾斯
首席研究員克萊爾-尼科爾斯（Claire Nichols）教授（牛津大學地球科學系）說："從如此古老的岩石中提取可靠的記錄極具挑戰性，當我們在實驗室分析這些樣本時，看到原生磁場信号開始出現，這真是令人興奮。在我們試圖确定地球生命最初出現時古磁場的作用時，這是向前邁出的非常重要的一步。"
雖然磁場強度似乎一直保持相對穩定，但已知太陽風在過去要強得多。這表明，随着時間的推移，地球表面免受太陽風侵襲的能力增強了，這可能使生命得以移居大陸，離開海洋的保護。
地球磁場是由流體外核中的熔融鐵混合産生的，核心凝固時受到浮力的驅動，産生了發電機。在地球形成的早期，固體核心尚未形成，是以關于早期磁場是如何維持的問題仍未解決。這些新結果表明，驅動地球早期發電機的機制與今天産生地球磁場的凝固過程具有類似的效率。
了解地球磁場強度随時間的變化也是确定地球内部固體核心何時開始形成的關鍵。這将有助于我們了解熱量從地球内部深處逸出的速度，而這對于了解闆塊構造等過程至關重要。
在如此久遠的年代重建地球磁場的一個重大挑戰是，任何加熱岩石的事件都會改變儲存下來的信号。地殼中的岩石往往具有漫長而複雜的地質曆史，進而抹去了以前的磁場資訊。然而，伊蘇阿超級地殼帶地質獨特，位于厚厚的大陸地殼之上，使其免受廣泛的構造活動和變形的影響。這使得研究人員能夠建立一個清晰的證據體系，支援 37 億年前磁場的存在。
這些結果還可能讓我們對磁場在形成我們所知的地球大氣層發展過程中的作用，尤其是大氣層中氣體的逸散，有了新的認識。目前無法解釋的一個現象是，25 多億年前，大氣層中失去了不活躍的氣體氙。氙氣相對較重，是以不可能從大氣中簡單地飄散出去。最近，科學家們開始研究帶電氙粒子被磁場從大氣中清除的可能性。
未來，研究人員希望通過研究加拿大、澳洲和南非的其他古代岩石序列，擴大我們對大約 25 億年前地球大氣中氧氣增加之前的地球磁場的了解。更好地了解古代地球磁場的強度和可變性，将有助于我們确定行星磁場是否是行星表面承載生命的關鍵，以及它們在大氣演化中的作用。
編譯來源：ScitechDaily