Η έρευνα δείχνει ότι η ασυνήθιστη κατάσταση του μαγνητικού πεδίου της Γης κατά την περίοδο του Ediacaran θα μπορούσε να είχε σημαντικό αντίκτυπο στην εξέλιξη της πολύπλοκης ζωής τροποποιώντας τα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Η μελέτη αποκαλύπτει ότι αυτή την περίοδο παρατηρήθηκε το πιο αδύναμο μαγνητικό πεδίο ποτέ, το οποίο μπορεί να επέτρεπε περισσότερο οξυγόνο, υποστηρίζοντας έτσι μεγαλύτερες και πιο ενεργές μορφές ζωής. Αυτή η βελτιωμένη κατανόηση της γεωμαγνητικής και της εξελικτικής δυναμικής παρέχει πληροφορίες για τις δυνατότητες ζωής σε άλλους πλανήτες. Πίστωση: SciTechDaily.com
Τα στοιχεία υποδεικνύουν ότι ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο πριν από εκατομμύρια χρόνια μπορεί να οδήγησε στη ζωή.
Η περίοδος Ediacara, η οποία επεκτάθηκε από περίπου 635 έως 541 εκατομμύρια χρόνια πριν, ήταν μια κομβική περίοδος στην ιστορία της Γης. Ήταν μια μεταμορφωτική εποχή κατά την οποία εμφανίστηκαν περίπλοκοι, πολυκύτταροι οργανισμοί, ανοίγοντας το δρόμο για την έκρηξη της ζωής.
Πώς όμως αναπτύχθηκε αυτό το κύμα ζωής και ποιοι παράγοντες στη Γη μπορεί να συνέβαλαν σε αυτό;
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ ανακάλυψαν συναρπαστικά στοιχεία ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης βρισκόταν σε μια εξαιρετικά ασυνήθιστη κατάσταση όταν η μακροσκοπική πανίδα διαφοροποιήθηκε και άκμασε την περίοδο του Ediacaran. Η μελέτη τους δημοσιεύτηκε στο φύση Διαβιβάσεις Γη και περιβάλλονΑυτό εγείρει το ερώτημα εάν αυτές οι διακυμάνσεις στο αρχαίο μαγνητικό πεδίο της Γης οδήγησαν σε αλλαγές στα επίπεδα οξυγόνου που μπορεί να ήταν κρίσιμες για την αναπαραγωγή μορφών ζωής πριν από εκατομμύρια χρόνια.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ μελέτησαν το μαγνητικό πεδίο της Γης κατά τη μεταβατική περίοδο του Ediacaran, η οποία εκτείνεται από περίπου 635 έως 541 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η έρευνα εγείρει ερωτήματα σχετικά με το ποιοι παράγοντες μπορεί να έχουν τροφοδοτήσει την εμφάνιση πολύπλοκων, πολυκύτταρων οργανισμών, όπως τα ζώα Ediacaran, γνωστά για την ομοιότητά τους με τα πρώιμα ζώα. Credit: University of Rochester illustration/Michael Osadcio
Σύμφωνα με τον John Tarduno, τον καθηγητή William Kennan Jr. στο Τμήμα Επιστημών Γης και Περιβάλλοντος, μία από τις πιο εξέχουσες μορφές ζωής κατά την περίοδο του Ediacaran ήταν τα ζώα Ediacaran. Ήταν αξιοσημείωτα για την ομοιότητά τους με τα πρώιμα ζώα, μερικά από τα οποία είχαν μέγεθος μεγαλύτερο από ένα μέτρο (τρία πόδια) και ήταν κινητά, υποδηλώνοντας ότι μπορεί να χρειάζονταν περισσότερο οξυγόνο από προηγούμενες μορφές ζωής.
«Προηγούμενες ιδέες σχετικά με την εμφάνιση αυτών των καταπληκτικών ζώων Ediacaran περιελάμβαναν γενετικούς ή περιβαλλοντικούς παράγοντες, αλλά ο στενός χρόνος με το εξαιρετικά χαμηλό μαγνητικό πεδίο μας ώθησε να επανεξετάσουμε περιβαλλοντικά ζητήματα, ιδιαίτερα το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς», λέει ο Tarduno. . Είναι επίσης Κοσμήτορας Έρευνας στο Κολέγιο Τεχνών και Επιστημών και στο Κολλέγιο Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών.
Τα μαγνητικά μυστικά της γης
Περίπου 1.800 μίλια κάτω από εμάς, ο υγρός σίδηρος ρέει στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, δημιουργώντας το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο του πλανήτη. Αν και το μαγνητικό πεδίο είναι αόρατο, είναι απαραίτητο για τη ζωή στη Γη, επειδή προστατεύει τον πλανήτη από τον ηλιακό άνεμο – ρεύματα ακτινοβολίας που προέρχονται από τον Ήλιο. Όμως το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν ήταν πάντα τόσο ισχυρό όσο σήμερα.
Οι ερευνητές πρότειναν ότι ένα ασυνήθιστα χαμηλό μαγνητικό πεδίο μπορεί να συνέβαλε στην εμφάνιση της ζωικής ζωής. Ωστόσο, η συσχέτιση ήταν δύσκολο να εξεταστεί λόγω περιορισμένων δεδομένων σχετικά με την ένταση του μαγνητικού πεδίου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Απολιθωμένη εντύπωση της Dickinsonia, ένα παράδειγμα πανίδας του Ediacaran, που βρέθηκε στη σημερινή Αυστραλία. Πίστωση: Shuhai Xiao, Virginia Tech
Ο Tarduno και η ομάδα του χρησιμοποίησαν καινοτόμες στρατηγικές και τεχνικές για να εξετάσουν την ισχύ του μαγνητικού πεδίου μελετώντας τον μαγνητισμό που βρέθηκε στους αρχαίους κρυστάλλους άστριου και πυροξενίου από τον ανορθοσιτικό βράχο. Οι κρύσταλλοι περιέχουν μαγνητικά σωματίδια που διατηρούν τη μαγνήτιση από τον σχηματισμό των ορυκτών. Χρονολογώντας βράχους, οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν ένα χρονοδιάγραμμα για την εξέλιξη του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Επωφεληθείτε από προηγμένα εργαλεία, συμπεριλαμβανομένου του CO2 Χρησιμοποιώντας λέιζερ και ένα μαγνητόμετρο υπεραγώγιμου κβαντικού συμβολόμετρου (SQUID) στο εργαστήριο, η ομάδα ανέλυσε προσεκτικά τους κρυστάλλους και τον μαγνητισμό μέσα τους.
Ασθενές μαγνητικό πεδίο
Τα δεδομένα τους υποδεικνύουν ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης κατά καιρούς κατά την περίοδο του Ediacaran ήταν το πιο ασθενές πεδίο που ήταν γνωστό μέχρι σήμερα – έως και 30 φορές ασθενέστερο από το σημερινό μαγνητικό πεδίο – και ότι η εξαιρετικά χαμηλή ισχύς πεδίου παρέμεινε για τουλάχιστον 26 εκατομμύρια χρόνια.
Το ασθενές μαγνητικό πεδίο στα φορτισμένα σωματίδια από τον Ήλιο διευκολύνει την απογύμνωση ελαφρών ατόμων όπως το υδρογόνο από την ατμόσφαιρα, προκαλώντας τη διαφυγή τους στο διάστημα. Εάν η απώλεια υδρογόνου είναι μεγάλη, μπορεί να παραμείνει περισσότερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα αντί να αντιδράσει με το υδρογόνο για να σχηματίσει υδρατμούς. Αυτές οι αντιδράσεις μπορεί να οδηγήσουν σε συσσώρευση οξυγόνου με την πάροδο του χρόνου.
Μια απολιθωμένη εντύπωση του Fractofusus, ένα παράδειγμα πανίδας του Ediacaran, βρέθηκε στη σημερινή Νέα Γη, με μια δεκάρα του Καναδά κοντά σε μέγεθος. Πίστωση: Shuhai Xiao, Virginia Tech
Έρευνα από τον Tarduno και την ομάδα του υποδηλώνει ότι κατά την περίοδο Ediacaran, ένα εξαιρετικά αδύναμο μαγνητικό πεδίο προκάλεσε απώλεια υδρογόνου για τουλάχιστον δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Αυτή η απώλεια μπορεί να έχει αυξήσει το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα και την επιφάνεια του ωκεανού, επιτρέποντας την εμφάνιση πιο προηγμένων μορφών ζωής.
Ο Tarduno και η ερευνητική του ομάδα ανακάλυψαν προηγουμένως ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης ανέκτησε δύναμη κατά τη διάρκεια της ύστερης Κάμβριας, όταν οι περισσότερες ομάδες ζώων άρχισαν να εμφανίζονται στο αρχείο απολιθωμάτων και το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο αποκαταστάθηκε, επιτρέποντας στη ζωή να ανθίσει.
«Αν το πολύ αδύναμο πεδίο είχε παραμείνει μετά το Ediacaran, η Γη θα έμοιαζε πολύ διαφορετική από τον πλούσιο σε νερό πλανήτη που έχει σήμερα: η απώλεια νερού θα μπορούσε να είχε στεγνώσει σταδιακά τη Γη», λέει ο Tarduno.
Βασική δυναμική και εξέλιξη
Η εργασία προτείνει ότι η κατανόηση του εσωτερικού σχεδιασμού των πλανητών είναι ζωτικής σημασίας για τη σκέψη σχετικά με τις δυνατότητες για ζωή πέρα από τη Γη.
«Είναι εκπληκτικό να πιστεύει κανείς ότι οι διεργασίες που συμβαίνουν στον πυρήνα της Γης μπορούν τελικά να συνδεθούν με την εξέλιξη», λέει ο Tarduno. «Καθώς εξετάζουμε την πιθανότητα ύπαρξης ζωής αλλού, πρέπει επίσης να εξετάσουμε πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται τα εσωτερικά των πλανητών».
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την έρευνα, δείτε Πώς το ασθενές μαγνητικό πεδίο της Γης τροφοδότησε την εμφάνιση περίπλοκης ζωής.
Αναφορά: «Η επικείμενη κατάρρευση του γεωμαγνητικού πεδίου μπορεί να έχει συμβάλει στην ατμοσφαιρική οξυγόνωση και την ζωική ακτινοβολία στο Ediacaran» από τους Wentao Huang, John A. Έρικ Τζ. Blackman και Alexei V. Smirnoff, Gabriel Ahrendt και Rory D. Cottrell και Kenneth B. Kodama και Richard K. Bono και David J. Sepik, Yongxiang Li, Francis Nimmo, Shuhai Xiao και Michael K. Watkes, 2 Μαΐου 2024, Επικοινωνίες Γης και Περιβάλλοντος.
doi: 10.1038/s43247-024-01360-4
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”