Forskere finder ældste ubestridte beviser for Jordens magnetfelt

En ny undersøgelse, ledet af University of Oxford og MIT, har fundet en 3,7 milliarder år gammel rekord af Jordens magnetfelt og fundet ud af, at det ser bemærkelsesværdigt ud som feltet omkring Jorden i dag. Resultaterne er blevet offentliggjort i Journal of Geophysical Research .

Uden dets magnetfelt ville liv på Jorden ikke være muligt, da dette beskytter os mod skadelig kosmisk stråling og ladede partikler udsendt af solen ('solvinden'). Men indtil nu har der ikke været nogen pålidelig dato for, hvornår det moderne magnetfelt først blev etableret.

I undersøgelsen undersøgte forskerne en gammel sekvens af jernholdige sten fra Isua, Grønland. Jernpartikler fungerer effektivt som små magneter, der kan registrere både magnetfeltstyrke og retning, når krystallisationsprocessen låser dem på plads. Forskerne fandt ud af, at klipper fra 3,7 milliarder år siden fangede en magnetisk feltstyrke på mindst 15 mikrotesla sammenlignelig med det moderne magnetfelt (30 mikrotesla).

Disse resultater giver det ældste estimat af styrken af ​​Jordens magnetfelt afledt af hele stenprøver, som giver en mere nøjagtig og pålidelig vurdering end tidligere undersøgelser, der brugte individuelle krystaller.

Ledende forsker professor Claire Nichols (Department of Earth Sciences, University of Oxford) sagde:"Det er ekstremt udfordrende at udtrække pålidelige optegnelser fra så gamle sten, og det var virkelig spændende at se primære magnetiske signaler begynde at dukke op, da vi analyserede disse prøver i laboratoriet Dette er et virkelig vigtigt skridt fremad, da vi forsøger at bestemme det gamle magnetfelts rolle, da livet på Jorden først dukkede op."

Mens den magnetiske feltstyrke ser ud til at have været relativt konstant, er solvinden kendt for at have været betydeligt stærkere tidligere. Dette tyder på, at beskyttelsen af ​​Jordens overflade mod solvinden er steget over tid, hvilket kan have gjort det muligt for liv at bevæge sig ind på kontinenterne og forlade havenes beskyttelse.

Jordens magnetfelt genereres ved at blande det smeltede jern i den flydende ydre kerne, drevet af opdriftskræfter, når den indre kerne størkner, hvilket skaber en dynamo. Under Jordens tidlige dannelse var den faste indre kerne endnu ikke dannet, hvilket efterlod åbne spørgsmål om, hvordan det tidlige magnetfelt blev opretholdt.

Disse nye resultater tyder på, at mekanismen, der driver Jordens tidlige dynamo, var lige så effektiv som den størkningsproces, der genererer Jordens magnetfelt i dag.

At forstå, hvordan Jordens magnetiske feltstyrke har varieret over tid, er også nøglen til at bestemme, hvornår Jordens indre, faste kerne begyndte at dannes. Dette vil hjælpe os til at forstå, hvor hurtigt varme undslipper fra Jordens dybe indre, hvilket er nøglen til at forstå processer såsom pladetektonik.

En væsentlig udfordring ved at rekonstruere Jordens magnetfelt så langt tilbage i tiden er, at enhver begivenhed, der opvarmer klippen, kan ændre bevarede signaler. Stener i jordskorpen har ofte lange og komplekse geologiske historier, som sletter tidligere magnetfeltinformation.

Imidlertid har Isua Supracrustal-bæltet en unik geologi, der sidder på toppen af ​​en tyk kontinental skorpe, som beskytter den mod omfattende tektonisk aktivitet og deformation. Dette gjorde det muligt for forskerne at opbygge et klart bevismateriale, der understøtter eksistensen af ​​det magnetiske felt for 3,7 milliarder år siden.

Resultaterne kan også give ny indsigt i vores magnetfelts rolle i at forme udviklingen af ​​Jordens atmosfære, som vi kender den, især med hensyn til atmosfærisk udslip af gasser.

Et aktuelt uforklarligt fænomen er tabet af den ureaktive gas xenon fra vores atmosfære for mere end 2,5 milliarder år siden. Xenon er relativt tungt og derfor usandsynligt, at det blot er drevet ud af vores atmosfære. For nylig er forskere begyndt at undersøge muligheden for, at ladede xenonpartikler blev fjernet fra atmosfæren af ​​magnetfeltet.

I fremtiden håber forskerne at udvide vores viden om Jordens magnetfelt forud for stigningen af ​​ilt i Jordens atmosfære for omkring 2,5 milliarder år siden ved at undersøge andre gamle stensekvenser i Canada, Australien og Sydafrika.

En bedre forståelse af den ældgamle styrke og variabilitet af Jordens magnetfelt vil hjælpe os med at afgøre, om planetariske magnetfelter er kritiske for at være vært for liv på en planetarisk overflade og deres rolle i atmosfærisk evolution.

Flere oplysninger: Mulige Eoarchean-registreringer af det geomagnetiske felt, der er bevaret i Isua Supracrustal Belt, det sydlige Vestgrønland, Journal of Geophysical Research Solid Earth (2024). DOI:10.1029/2023JB027706

Leveret af University of Oxford