Древнейшие кристаллы помогли узнать истинный возраст магнитного поля Земли

Так в представлении художника древнейшее магнитное поле отражало мощные солнечные ветра миллиарды лет тому назад
(иллюстрация Michael Osadciw/University of Rochester).  

Земля обрела своё магнитное поле, формирующееся в жидком ядре, очень давно — учёные полагали, что около 3,45 миллиарда лет тому назад. Однако данные последних исследований показывают, что скорее всего, это случилось примерно ещё на полмиллиарда лет раньше.

Результаты работы, опубликованной в журнале Science, являются важным шагом к пониманию того, как наша планета стала такой, какой мы знаем её сегодня. Возможно, именно древнее магнитное поле во многом способствовало тому, что 500-миллионолетняя планета стала благоприятной для зарождения жизни, так как мощный солнечный ветер наконец перестал воздействовать на поверхность нашего мира.

Исследование также содержит сравнение Земли с её соседями по Солнечной системе, которые имеют массу отличий от нашей планеты.

"Сопоставление Земли и Марса особенно показательно, — рассказывает ведущий автор исследования Джон Тардано (John Tarduno), геофизик из Рочестерского университета в Нью-Йорке. — Марс тоже некогда обладал своим магнитным полем, по крайней мере, 4 миллиарда лет назад. Однако Красная планета потеряла свою плотную атмосферу и превратилась в бесплодный мир, в то время как Земля стала рассадником жизни".

Доказательства "почтенного" возраста магнитного поля Земли были получены в результате изучения обладающих магнитными свойствами кристаллов, которые сохраняются внутри древних пород. Тардано и его коллеги ранее нашли маркеры возрастом в 3,45 миллиарда лет в скалах Южной Африки.

Чтобы заглянуть глубже в прошлое Земли, команда отправилась в Западную Австралию, в регион Джек-Хиллз, который славится своими кристаллами циркона — их возраст достигает четырёх миллиардов лет. Учёные использовали магнитометр высокого разрешения для измерения слабых магнитных сигналов железосодержащих минералов, захваченных 25 цирконами. Эти сигналы указывают, какими были сила и направление магнитного поля Земли в то время, когда кристаллы сформировались.

Цирконы из Джек-Хиллз показали, что магнитное поле существовало уже 4 миллиарда лет тому назад, причём его индукция была равна примерно 25 микротеслам (примерно 12% от сегодняшней). Два наиболее древних кристалла циркона, изученных Тардано и коллегами, показали, что магнитному полю может быть около 4,2 миллиарда лет.

Однако эти породы сложно анализировать: они были нагреты до 475 градусов по Цельсию около 2,6 миллиарда лет назад. Такое нагревание приводит к перемагничиванию и изменяет верную запись магнитной активности.

Древнее магнитное поле было хорошим, хоть и не идеальным, щитом против солнечного ветра. Однако команда Тардано утверждает, что солнечная буря в самом начале времён иногда могла пробивать магнитное поле и это лишало атмосферу Земли воды и летучих соединений, необходимых для жизни.

Возможно, что новые исследования помогут учёным заглянуть ещё дальше в прошлое Земли. Древнейшие австралийские цирконы, возраст которых составляет около 4,4 миллиарда лет, содержат удивительно запутанные магнитные записи. Исследователи также планируют сосредоточиться на расширении своих знаний об условиях, характерных для древней Земли, так как сегодня мало что известно о том, что было с нашей планетой в период 3,5-4,2 миллиарда лет тому назад.