میدان مغناطیسی زمین قدیمی‌تر از چیزی است که تصور می‌شد

دانشمندان زمین شناس در گرینلند سنگ‌های باستانی کشف کرده‌اند که حاوی قدیمی‌ترین بقایای میدان مغناطیسی اولیه زمین هستند. این سنگ‌های فوق‌العاده دست نخورده که برای میلیاردها سال حفظ شده‌اند، نگاهی اجمالی به شرایط اولیه سیاره خاکی ما ارائه می‌دهند که ممکن است به شکل‌گیری حیات کمک کرده باشد.

تمدید سن میدان مغناطیسی زمین

کلیر نیکولز (Claire Nichols)، دانشجوی پسادکترای سابق MIT و استاد کنونی زمین شناسی فرآیندهای سیاره‌ای در دانشگاه آکسفورد، به همراه همکارانش، تعیین کردند که این سنگ‌ها حدود 3.7 میلیارد سال قدمت دارند.

مهم‌تر اینکه، در این سنگ‌ها نشانه‌هایی از یک میدان مغناطیسی با قدرت حداقل 15 میکروتسلا دیده می‌شود که از نظر بزرگی شبیه به میدان مغناطیسی زمین در حال حاضر است.

این یافته‌ها که در ژورنال تحقیقات ژئوفیزیک (Journal of Geophysical Research) منتشر شده است، به طور بالقوه سن میدان مغناطیسی زمین را به صدها میلیون سال افزایش می‌دهد.

نیکولز می‌گوید:

میدان مغناطیسی، به لحاظ تئوری، یکی از دلایلی است که باعث شده زمین به عنوان یک سیاره قابل سکونت واقعاً منحصر به فرد باشد. تصور می‌شود میدان مغناطیسی زمین از ما در برابر تشعشعات مضر فضا محافظت می‌کند و همچنین به ما کمک می‌کند تا اقیانوس‌ها و جوهایی داشته باشیم که برای مدت زمان طولانی پایدار باشند.

زمینه‌ای برای ظهور حیات

کشف میدان مغناطیسی مربوط به 3.7 میلیارد سال پیش، تأثیر قابل توجهی در پیدایش حیات روی زمین دارد.

بنجامین ویس (Benjamin Weiss)، استاد علوم سیاره‌ای رابرت آر. شراک در بخش علوم زمین، هواشناسی و سیاره‌ای (EAPS) مؤسسه فناوری ماساچوست می‌گوید:

این مهم است زیرا این زمانی است که فکر می‌کنیم حیات در حال ظهور بوده است.

ویس ادامه می‌دهد:

اگر میدان مغناطیسی زمین چند صد میلیون سال زودتر وجود داشته است، پس می‌توانسته نقش مهمی در قابل سکونت کردن سیاره ما ایفا کند.

کاوش در کمربند فوق سبز ایسوا

در سال 2018، نیکولز و تیمش سفری به کمربند فوق سبز ایسوا (Isua Supracrustal Belt) در جنوب غربی گرینلند، منطقه‌ای دورافتاده که تنها با هلیکوپتر قابل دسترسی است، آغاز کردند. این منطقه به داشتن قدیمی‌ترین سنگ‌ها روی زمین شهرت دارد که برای پاسخ به سؤالات علمی در مورد شرایط اولیه زمین مورد مطالعه گسترده قرار گرفته‌اند.

نیکولز می‌گوید:

حدود 150 کیلومتر با پایتخت فاصله دارد و شما با هلیکوپتر به سمت آن، درست در مقابل ورقه یخ منتقل می‌شوید. در اینجا، اساساً قدیمی‌ترین سنگ‌های جهان را در میان این نمایشنامه دیدنی عصر یخبندان می‌توانید بیابید. این مکان واقعاً دیدنی است.

تجزیه و تحلیل سازندهای آهن نواری

سازندهای آهن نواری (BIFs) رسوبات لایه‌ای منحصر به فردی هستند که از تناوب نازک نوارهای غنی از آهن و سیلیس تشکیل شده‌اند. این سنگ‌ها که قدمت آن‌ها به بیش از 3.8 میلیارد سال پیش می‌رسد، برخی از قدیمی‌ترین سنگ‌های حفظ شده روی زمین هستند و پنجره‌ای منحصر به فرد به شرایط اولیه سیاره ما ارائه می‌دهند.

تیم تحقیقاتی نمونه‌هایی از سازندهای آهن نواری را در منطقه جمع‌آوری کردند. مواد معدنی اکسید آهن موجود در این سنگ‌ها می‌توانند به عنوان آهنرباهای ریز عمل کنند که با هر میدان مغناطیسی خارجی جهت می‌گیرند. محققان بر این باورند که این سنگ‌ها در ابتدا در اقیانوس‌های اولیه قبل از افزایش اکسیژن اتمسفر در حدود 2.5 میلیارد سال پیش تشکیل شده‌اند.

نیکولز توضیح می‌دهد:

در زمانی که اکسیژنی در جو وجود نداشت، آهن به راحتی اکسید نمی‌شد، بنابراین در اقیانوس‌ها حل می‌شد تا زمانی که به غلظت بحرانی می‌رسید و سپس ته نشین می‌شد. بنابراین، این اساساً نتیجه بارش آهن از اقیانوس‌ها و رسوب آن در کف دریا است.

تعیین قدرت میدان مغناطیسی باستانی

این تیم از طریق فرآیند دقیق بازآهنربایی، به این نتیجه رسیدند که این سنگ‌ها احتمالاً دارای میدان مغناطیسی باستانی به قدمت 3.7 میلیارد سال با بزرگی حداقل 15 میکروتسلا بوده‌اند که تقریباً نیمی از قدرت میدان مغناطیسی امروزی زمین است، اما همچنان در همان مرتبه بزرگی قرار دارد.

نیکولز می‌گوید:

این واقعیت که قدرت آن شبیه به میدان امروزی است، نشان می‌دهد که هر چیزی که میدان مغناطیسی زمین را به حرکت در می‌آورد، به طور قابل توجهی در طول میلیاردها سال از نظر قدرت تغییر نکرده است.

این یافته‌ها چالش‌های جدیدی را برای درک ما از چگونگی تولید میدان مغناطیسی اولیه زمین ایجاد می‌کند. تصور می‌شود که هسته داخلی، که نیروی محرکه میدان امروزی است، در اوایل تکامل سیاره هنوز شکل نگرفته بود.

ویس می‌گوید:

به نظر می‌رسد که در گذشته، میدان مغناطیسی زمین از منبعی متفاوت با چیزی که امروز داریم، ایجاد می‌شده است.

زمین برای ما مهم است، نه فقط به خاطر وجود حیات، بلکه به عنوان نمونه‌ای برای شناخت سیارات دیگر شبیه زمین. مطالعه زمین به نشان می‌دهد که سیارات دیگر در کهکشان هم می‌توانند میدان‌های مغناطیسی خود را به روش‌های مختلفی ایجاد کنند. این موضوع برای یافتن سیارات قابل سکونت احتمالی در دیگر نقاط کهکشان اهمیت دارد.

فصل جدیدی در تاریخ میدان مغناطیسی زمین

به طور خلاصه، کشف سنگ‌های 3.7 میلیارد ساله در گرینلند که حاوی نشانه‌هایی از میدان مغناطیسی باستانی زمین است، فصلی جدید در درک ما از تکامل و قابلیت سکونت سیاره‌مان می‌گشاید.

این یافته دانش فعلی ما را از میدان مغناطیسی زمین و نقش آن در پشتیبانی از حیات به چالش می‌کشد. با ادامه تلاش زمین‌شناسان برای رمزگشایی از اسرار پنهان در این سنگ‌های باستانی، ما به درک پیچیدگی‌های تعامل بین میدان مغناطیسی زمین، شرایط اولیه آن و ظهور حیات در سیاره خود نزدیک‌تر می‌شویم.

این تحقیق تاریخچه زمین را بازسازی می‌کند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد قابلیت سکونت بالقوه سایر سیارات زمینی در سراسر نقاط کهکشان ارائه می‌دهد.