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地球是如何避免类似火星的命运的? 古老的岩石蕴藏着线索

2022年7月25日
三幅插图展示了地球不同层次的地核横截面, 磁力线从两极射出.

对地球的描绘, first without an inner core; second, 内心的核心开始成长, around 5.5亿年前; third, 有最外面和最里面的核心, 大约在4.5亿年前. 罗彻斯特大学的研究人员利用古地磁学确定了地核历史中的这两个关键日期, 他们认为在地球生命爆发前恢复了地球的磁场.
(SA真人插图/ Michael Osadciw)

新的古地磁研究表明,地球坚固的内核形成于5.5亿年前,并恢复了地球的磁场.

大约1,我们脚下800英里, 地球外核旋转的液态铁产生了地球的保护性磁场. 这个磁场是看不见的,但对地球表面的生命至关重要,因为它保护地球不受太阳辐射的太阳风流的影响.

大约在5.65亿年前, 然而, 磁场强度下降到今天的10%. 然后, 神秘的, 球场反弹了, 在地球多细胞生物的寒武纪大爆发前恢复了力量.

是什么导致磁场反弹的?

根据科学家的最新研究 罗彻斯特大学, 这种复兴在几千万年间就发生了——在地质时间尺度上是快速的——而且与地球坚固的内核的形成相吻合, 这表明核心可能是直接原因.

“内核非常重要,”他说 约翰•塔都诺 威廉R. 小该.,地球物理学教授 地球与环境科学系 文理学院的研究主任 & 工程罗彻斯特. “就在内核开始生长之前, 磁场处于崩溃的边缘, 但当内核开始生长时, 油田重新生成.”

,发表于N原系统通信, 研究人员确定了内核历史的几个关键日期, 包括更精确的年龄估计. 这项研究提供了关于地球的历史和未来演化以及它如何成为宜居星球的线索, 以及太阳系其他行星的演化.

解开古代岩石中的信息

地球是由地壳组成的, where life is situated; the mantle, Earth’s thickest layer; the molten outer core; and the solid inner core, 这是, 反过来, 由最外面的内核和最里面的内核组成的.

地球的磁场产生于它的外核, 旋转的液态铁会产生电流, 驱动一种叫做地球发电机的现象产生磁场.

因为磁场与地核的关系, 几十年来,科学家们一直试图确定地球磁场和地核在地球历史上是如何变化的. 由于地核中材料的位置和极端温度,他们无法直接测量磁场. 幸运的是, 上升到地球表面的矿物含有微小的磁颗粒,这些磁颗粒在矿物从熔融状态冷却时锁定磁场的方向和强度.

以便更好地约束内核的年龄和生长, 塔都诺和他的团队使用二氧化碳激光器和实验室的超导量子干涉装置(SQUID)磁强计来分析岩石斜长岩中的长石晶体. 这些晶体内部有微小的磁针,是“完美的磁记录器”,”塔都诺说.

通过研究古晶体中锁住的磁场(即古地磁),研究人员确定了地核历史上两个新的重要日期:

  • 5.5亿年前在此之前的1500万年前,地球磁场在近乎崩溃后开始快速更新. 研究人员将磁场的快速更新归因于固体内核的形成,该内核为熔融的外核充电,并恢复了磁场的强度.
  • 4.5亿年前:生长中的内核结构发生变化的时间, 标记最里面和最外面的内核之间的边界. 这些地核的变化与上覆地幔结构的变化几乎同时发生, 由于地表的板块构造.

“因为我们更精确地限制了内核的年龄, 我们可以探究这样一个事实:现今的地核实际上由两部分组成,”塔都诺说. “地球表面的板块构造运动间接影响了地核, 这些运动的历史深深印在地球的内核结构中.”

避免类似火星的命运

更好地理解内核和磁场的动力学和增长具有重要的意义, 不仅仅是揭示地球的过去和预测地球的未来, 但在揭示其他行星可能形成磁盾的方式,并维持必要的条件,以庇护生命.

研究人员认为火星, 例如, 曾经有一个磁场, 但是磁场消散了, 这让地球很容易受到太阳风的影响,地球表面也没有海洋. 目前还不清楚,没有磁场是否会导致地球遭遇同样的命运, “如果地球磁场没有再生,地球肯定会失去更多的水,”塔都诺说. “地球会比现在干燥得多,也会非常不同.”

就行星进化而言, 然后, 这项研究强调了磁屏蔽的重要性以及维持磁屏蔽的机制, 他说.

“这项研究确实强调了需要有一个像不断增长的内核这样的东西,在行星的整个生命周期(数十亿年)中维持磁场.”


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类别: 科学 & 技术