Skjuler opp


Jordens robuste magnetfelt beskytter planeten og dets innbyggere fra solstrålenes fullstamme, en strøm av ladede partikler som på mindre skjermede planeter som Venus og Mars gjennom tidene har fjernet vannreserver og forringet deres atmosfærer. Unraveling tidslinjen for fremveksten av dette magnetfeltet og mekanismen som genererer den - en dynamo av konvektiv væske i jordens ytre kjerne - kan bidra til å begrense planetens tidlige historie, inkludert samspillet mellom geologiske, atmosfæriske og astronomiske prosesser som gjorde det Verden beboelig. Unive

Jordens robuste magnetfelt beskytter planeten og dets innbyggere fra solstrålenes fullstamme, en strøm av ladede partikler som på mindre skjermede planeter som Venus og Mars gjennom tidene har fjernet vannreserver og forringet deres atmosfærer. Unraveling tidslinjen for fremveksten av dette magnetfeltet og mekanismen som genererer den - en dynamo av konvektiv væske i jordens ytre kjerne - kan bidra til å begrense planetens tidlige historie, inkludert samspillet mellom geologiske, atmosfæriske og astronomiske prosesser som gjorde det Verden beboelig.

Universitetet i Rochester geofysiker John A. Tarduno og hans kolleger har forsøkt å gjøre nettopp det, og viser at jorden hadde et dynamo-generert magnetfelt så tidlig som 3, 45 milliarder år siden, bare en milliard eller så år etter at planeten hadde dannet seg. Den nye forskningen, i 5. mars Science, skyver rekordet til jordens magnetfelt med minst 200 millioner år; En nærstående gruppe hadde fremlagt tilsvarende bevis fra litt yngre bergarter i 2007, og argumenterte for et sterkt jordbasert magnetfelt på 3, 2 milliarder år siden.

Tarduno og hans team analyserte bergarter fra Kaapvaal-kratonen, en region nær den sørlige spissen av Afrika som er vert for relativt uberørt tidlig arkarkskorpen. (Arkean eon begynte for 3, 8 milliarder år siden og avsluttet 2, 5 milliarder år siden.) I 2009 hadde de funnet ut at noen av bergarterne ble magnetisert for 3, 45 milliarder år siden - omtrent sammenfallende med direkte bevis for jordens første liv, på 3, 5 milliarder år siden. Men en ekstern kilde for magnetismen - som en eksplosjon fra solvinden - kunne ikke utelukkes. Venus, for eksempel, som mangler et sterkt internt magnetfelt, har et svakt eksternt felt fremkalt av virkningen av solvinden i planetenes tette atmosfære.

Den nye studien undersøker magnetfeltstyrken som kreves for å imponere magnetisme på Kaapvaal-bergarter; Det konkluderes med at feltet var 50 til 70 prosent av sin nåværende styrke. Den verdien er mange ganger større enn det som forventes for et eksternt magnetfelt, som det svake venusske feltet, som støtter nærværet av en indre-dynamo på den tiden.

Forskerne ekstrapolerte da hvor godt feltet kunne holde solvinden i sjakk og fant at den tidlige arkæanske magnetopausen, grensen i rommet hvor magnetfeltet møter solvind, var omtrent 30.000 kilometer eller mindre fra jorden. Magnetopausen er omtrent to ganger så langt i dag, men kan skifte som følge av ekstreme energiske utbrudd fra solen. "De stabile forholdene for 3, 5 milliarder år siden ligner det vi ser under alvorlige solstormer i dag, sier Tarduno. Med magnetopausen så nær var jorden ikke helt skjermet fra solvind og kan ha mistet mye av sitt vann tidlig.

Da innsatsen akselererer for å finne jordlignende planeter utenfor solsystemet, sier Tarduno at forholdet mellom stjernens vind, atmosfærer og magnetfelt bør komme til spill når man modellerer en planets potensielle beboelighet. Han påpeker at et magnetfelts innvirkning på en planets vannbudsjett virker spesielt viktig.

Peter A. Selkin, geolog ved University of Washington Tacoma, finner arbeidet engasjerende og resultatene plausible, selv om han bemerker at selv de relativt uberørte bergarter i Kaapvaal-kratonen har gjennomgått lavverdige mineralogiske og temperaturendringer over milliarder år. "De er ikke akkurat i staten de var i utgangspunktet, " sier Selkin. "Jeg tror at det fortsatt er ting vi trenger å vite om de mineraler som Tarduno og hans medforfattere brukte i denne studien, for å kunne fullstendig kjøre resultatene."

David J. Dunlop, en geofysiker ved University of Toronto, er mer overbevist om å kalle arbeidet en "veldig forsiktig demonstrasjon." Feltstyrken, sier han, "kan tildeles ganske selvsikker" til intervallet 3, 4 milliarder til 3, 45 milliarder år siden. "Det ville være spennende å skyve gardinen som skygger [den] utbruddet av geodynamo enda lenger, men dette virker lite sannsynlig, " tilføyer Dunlop. Intet annet sted i verden, sier han, har naturen vært så snill å bevare nesten uberørte bærere av gammel magnetisme.