Магнитное поле Земли внезапно связали с кислородом — открытие НАСА меняет взгляд на жизнь на планете
На протяжении примерно 540 миллионов лет магнитное поле Земли и уровень кислорода в атмосфере менялись синхронно — поднимались и снижались почти в одном ритме. Новое исследование команды НАСА показывает, что эта связь может быть не случайной: процессы в расплавленном ядре планеты, вероятно, создавали долгосрочные условия, при которых на Земле смогла развиться сложная жизнь. Об этом сообщает научное издание со ссылкой на анализ специалистов Центра космических полётов Годдарда НАСА.
Как магнитное поле связано с кислородом
Работу возглавил Вэйцзя Куанг, геофизик из NASA GSFC, изучающий влияние глубинного строения Земли на её обитаемость. Геомагнитное поле формируется движением жидкого железа во внешнем ядре и образует вокруг планеты невидимый магнитный "пузырь", который простирается далеко в космос.
Это поле отклоняет значительную часть солнечного ветра — потока заряженных частиц от Солнца — и тем самым снижает потери атмосферы. Ранее уже обсуждалось, что магнитное поле может играть роль в сохранении воздуха и воды, особенно в сравнении с Марсом и Венерой, что подробно рассматривалось в исследованиях о потере атмосферы планетами без магнитного поля.
Две кривые, идущие вместе
В новом анализе учёные сопоставили реконструкции напряжённости геомагнитного поля за сотни миллионов лет с независимыми оценками содержания кислорода в атмосфере. Обе кривые в целом растут со временем и достигают выраженного максимума в интервале примерно от 330 до 220 миллионов лет назад.
При наложении данных оказалось, что изменения почти повторяют друг друга. Исследователи подчёркивают: речь не идёт о простой схеме "сильнее поле — больше кислорода". Скорее, оба параметра могли быть связаны с одними и теми же глубинными процессами внутри планеты.
Что рассказывают древние породы
Историю магнитного поля учёные восстанавливают по палеомагнитным данным. Когда лава на океанском дне остывает, кристаллы минералов выстраиваются вдоль линий магнитного поля, "замораживая" его направление и силу на момент формирования породы. Если эти породы не перегревались, сигнал может сохраняться сотни миллионов лет.
Уровень кислорода реконструируют по геохимическим прокси — косвенным химическим признакам в древних породах. К ним относятся соотношения изотопов железа, серы и углерода, а также следы древних пожаров, которые возможны только при достаточно высоком содержании кислорода. Подобные методы уже применялись для изучения эволюции кислородной атмосферы Земли.
Роль ядра и суперконтинентов
Авторы также связывают наблюдаемую синхронность с циклами образования и распада суперконтинентов, такими как Пангея. Эти процессы меняют конфигурацию океанов, горных поясов и тепловой поток между мантией и ядром.
Перестройка теплового режима может влиять на работу геодинамо — механизма генерации магнитного поля, а также на вулканизм и выветривание, которые регулируют состав атмосферы. Таким образом, движения континентов способны одновременно отражаться и на магнитном поле, и на газовом составе воздуха.
Магнитное поле, кислород и сложная жизнь
Земля остаётся единственной известной планетой с устойчивой кислородной атмосферой и развитой сложной жизнью — и при этом с мощным глобальным магнитным полем. Новая работа не утверждает, что именно магнитное поле напрямую "создало" кислород, но усиливает представление о том, что внутренние процессы планеты играют ключевую роль в её долгосрочной обитаемости.
Для исследований экзопланет это означает, что при оценке потенциально обитаемых миров важно учитывать не только расстояние до звезды, но и активность ядра, тектонику плит и способность поддерживать магнитное поле.
Почему эта связь важна
Результаты показывают, что глубинные процессы Земли и состав атмосферы развивались согласованно на протяжении сотен миллионов лет. Понимание этого "партнёрства" помогает объяснить, почему жизнь на Земле пережила масштабные климатические и геологические потрясения, и может подсказать, какие планеты способны оставаться пригодными для жизни в течение геологических эпох.
