地球磁場或形成于42億年前！保護(hù)大氣層不被太陽高能粒子穿透 幫助生命站穩(wěn)腳跟
作者:百科 來源:休閑 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時(shí)間:2025-11-22 15:21:23 評論數(shù):
地球磁場或形成于42億年前！磁場成于保護(hù)大氣層不被太陽高能粒子穿透 幫助生命站穩(wěn)腳跟
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由于幾乎沒有保存的命站巖石可供研究，地質(zhì)學(xué)家艱難地重建地球冥古宙時(shí)期——45.5億年前到40億年前的穩(wěn)腳景象。但從澳大利亞西部杰克山30億年前的地球年輕巖石中，科學(xué)家可以找到零碎但有爭議的磁場成于線索。這些巖石中含有一種叫做鋯石的或形護(hù)堅(jiān)硬礦物的微小晶體，它是從更古老的塊體——42億年前由冷卻巖漿形成的冥古宙巖石上脫落的。
美國紐約羅徹斯特大學(xué)地球物理學(xué)家John Tarduno領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)稱，這些晶體中還保存了古代地球磁場的證據(jù)。但并不是所有研究人員都相信這一結(jié)果，因?yàn)樗压J(rèn)的地球磁場“生日”前推了7.5億年。“有許多研究小組試圖證明我們的發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的，”Tarduno說，“這是科學(xué)的一部分。”
2015年，Tarduno及同事在《科學(xué)》上首次報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。巖石中大約有24顆鋯石，它們是一種含鐵礦物——磁鐵礦的微小顆粒，能有效地把每個(gè)晶體變成微型條狀磁鐵。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些顆粒所含的磁場是一致的，只有當(dāng)磁鐵礦冷卻且暴露在磁場中才會(huì)發(fā)生這種情況。
Tarduno團(tuán)隊(duì)說，磁化作用是42億年前留下的印記，當(dāng)時(shí)原始的含有鋯石的巖石首次冷卻。然而在任何一刻，如果磁鐵礦顆粒變得足夠熱——超過約600攝氏度，它們將失去磁排列，并在再次冷卻時(shí)重新獲得新的磁排列。
麻省理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)家Benjamin Weiss對Tarduno的說法提出質(zhì)疑，“26億年前，可能就發(fā)生了這樣的一次加熱事件。”他說，“這些鋯石有著令人難以置信的漫長且未知的歷史。”
在近日的美國《國家科學(xué)院院刊》上，Tarduno研究團(tuán)隊(duì)收集了一系列新證據(jù)，證明磁化發(fā)生在冥古代而不是很久之后。鋯石晶體中有富含鋰離子的區(qū)域，被加熱時(shí)，這些區(qū)域會(huì)隨著時(shí)間的推移通過一種被稱為化學(xué)擴(kuò)散的過程滲入相鄰區(qū)域。Tarduno和同事在3個(gè)鋯石晶體中測量了這些區(qū)域邊界的鋰濃度。在兩個(gè)晶體中，他們發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散的證據(jù)有限。Tarduno說，這說明它們在42億年歷史中，從未被加熱到600攝氏度以上——它們的磁性特征是原始的。“我認(rèn)為這是一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。”
更重要的是，在另一方面，顯示出加熱跡象的鋯石晶體是一個(gè)例外：它保留了異常微弱的磁信號。2015年，Tarduno和同事得出結(jié)論，這可能是42億年前奇怪變化的磁場的證據(jù)。但現(xiàn)在他認(rèn)為，這顆特殊的鋯石似乎后來獲得了磁性，而在討論地球最早的磁場時(shí)，它保留的微弱信號可以忽略不計(jì)。Tarduno說，這表明在冥古代時(shí)期，地球?qū)嶋H上有一個(gè)磁場，其核心有一個(gè)和今天一樣強(qiáng)大的地磁發(fā)電機(jī)。
洛杉磯加利福尼亞大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Mark Harrison并不信服這一新研究。因?yàn)殇囯x子滲透過邊界需要高溫和很長的時(shí)間。如果加熱使鋯石的溫度超過600攝氏度，盡管只保存了1萬年（對地質(zhì)學(xué)家而言，這是一瞬間），但卻足以重置鋯石的磁性而不擴(kuò)散鋰。“我不認(rèn)為這是確鑿的證據(jù)。”他說。
麻省理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)家Claire Nichols未參與任何杰克山的研究，她表示，通過分析格陵蘭島的巖石可知，地球的磁場至少37億年前就存在了。“不同研究團(tuán)隊(duì)正相互推動(dòng)使用越來越先進(jìn)的技術(shù)，這很好。”她評價(jià)道，“這給了我們最佳機(jī)會(huì)去理解關(guān)于地磁發(fā)電機(jī)的最早紀(jì)錄。”