5.5億年前,地球的磁場幾乎全部消失;不久后奇跡般地恢復了

大約5.5億年前,地球曾經失去幾乎全部磁場,強度下降到了只有原來的10%。但不久后,它竟又奇跡般地恢復了。

導致地球磁場極大削弱,然后又恢復的確切原因是個謎。但是根據羅徹斯特大學地質學家John Tarduno的最新研究,它可能與地核發生的變化,具體而言是內地核的形成有關。

今天的地核分為內外兩層,里面是固態的,叫內地核;外層是液態的,叫外地核。地球磁場是外地核流動生成的。

在地球演化的早期,地核并沒有內外之分,它整個都是液態的。但是隨著熱量的不斷流失,高壓下的地核液態物質開始結晶,一個固態的內地核呼之欲出。

內地核的具體形成年代也是個謎。但此次研究人員通過分析礦石中的磁標記物,判斷這一事件可能就發生在距今大約5.5億年前。

地球的內部結構。

地核的冷卻會導致其流動性逐漸降低,這可能就是導致地球磁場接近消失的原因。但幸運的是,地核并沒有整體凝固,而是在地核的核心處,形成了一個能夠持續生長的內地核,外層則依然保持著液態特性。內地核一旦開始生長,外地核的流動性就會恢復,磁場也會重新加強。

礦石中的磁標記物帶有其形成年代的磁場記憶。通過分析這些標記物,研究人員確定了地球磁場演化史上的兩個重要時間節點。

一個時間節點是磁場開始恢復的時刻,它大約是在磁場接近消失后大約1500萬年。另一個時間節點是在大約4.5億年前,這時內地核的結構發生了變化,在內地核的核心和外圍之間可能出現了一條邊界。

地核的演化和磁場的生成示意圖。圖左為沒有內地核的地球;圖中為5.5億年前,內地核開始生長時的地球;圖右為4.5億年前,內地核開始分層時的地球。羅徹斯特大學 / Michael Osadciw

生命的繁衍有賴磁場的保護。地球磁場的這次巨大震蕩,與地球演化史上發生的另外一件大事幾乎前后腳發生——就在此次事件發生后不久,即距今5.4至5.3億年前,發生了「寒武紀生物大爆發」,多細胞生物開始興盛。這兩者之間可能存在的關聯讓人浮想聯翩。

放眼太陽系,火星也曾和地球一樣擁有磁場。但在大約40億年前,火星的磁場消失了。今天的火星是一個干燥的不毛之地。假如5.5億年前地球的磁場也徹底消失,沒有能夠恢復,那麼今天的地球恐怕也是另外一番景象了。


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