地球磁场早于预期

 
 
地球磁场早于预期  
 

据《科学》报道，研究人员发明白更多的证据，证明我们的星球在42亿年前——也就是地球形成后3.5亿年就有一个强大的磁场，这比之前认为的要早7.5亿年。磁场会给地球套上掩护罩，掩护大气层不被太阳的高能粒子穿透，还能辅佐生命站稳脚跟。

由于险些没有生存的岩石可供研究，地质学家艰巨地重建地球冥古宙时期——45.5亿年前到40亿年前的情形。但从澳大利亚西部杰克山30亿年前的年青岩石中，科学家可以找到琐屑但有争议的线索。这些岩石中含有一种叫做锆石的坚固矿物的微小晶体，它是从更陈腐的块体——42亿年前由冷却岩浆形成的冥古宙岩石上脱落的。

纽约罗彻斯特大学地球物理学家John Tarduno率领的一个国际研究团队称，这些晶体中还生存了古代地球磁场的证据。但并不是所有研究人员都相信这一功效，因为它把公认的地球磁场“生日”前推了7.5亿年。“有很多研究小组试图证明我们的发明是错误的，”Tarduno说，“这是科学的一部门。”

2015年，Tarduno及同事在《科学》上首次报道了这一发明。岩石中约莫有24颗锆石，它们是一种含铁矿物——磁铁矿的微小颗粒，能有效地把每个晶体酿成微型条状磁铁。研究人员发明，这些颗粒所含的磁场是一致的，只有当磁铁矿冷却且袒露在磁场中才会产生这种环境。

Tarduno团队说，磁化浸染是42亿年前留下的印记，其时原始的含有锆石的岩石首次冷却。然而在任何一刻，假如磁铁矿颗粒变得足够热——高出约600摄氏度，它们将失去磁分列，并在再次冷却时从头得到新的磁分列。

美国麻省理工学院地质学家Benjamin Weiss对Tarduno的说法提出质疑，“26亿年前，大概就产生了这样的一次加热事件。”他说“这些锆石有着令人难以置信的漫长且未知的汗青。”

在克日的美国《国度科学院院刊》上，Tarduno研究团队收集了一系列新证据，证明磁化产生在冥古代而不是好久之后。锆石晶体中有富含锂离子的区域，被加热时，这些区域会跟着时间的推移通过一种被称为化学扩散的进程渗入相邻区域。Tarduno和同事在3个锆石晶体中丈量了这些区域界线的锂浓度。在两个晶体中，他们发明扩散的证据有限。Tarduno说，这说明它们在42亿年汗青中，从未被加热到600摄氏度以上——它们的磁性特征是原始的。“我认为这是一个了不得的发明。”

更重要的是，在另一方面，显示出加热迹象的锆石晶体是一个破例：它保存了异常微弱的磁信号。2015年，Tarduno和同事得出结论，这大概是42亿年前奇怪变革的磁场的证据。但此刻他认为，这颗非凡的锆石好像厥后得到了磁性，而在接头地球最早的磁场时，它保存的微弱信号可以忽略不计。Tarduno说，这表白冥古代时期地球实际上有一个磁场，其焦点有一个和本日的一样强大的地磁发电机。

美国洛杉矶加利福尼亚大学地质学家Mark Harrison并不信服这一新研究。因为锂离子渗透过界线需要高温和很长的时间。假如加热使锆石的温度高出600摄氏度，但仅生存了1万年（对地质学家而言，这是一瞬间），这时间足以重置锆石的磁性但不敷以扩散锂。“我不认为这是确凿的证据。”他说。
美国麻省理工学院地质学家Claire Nichols未参加任何杰克山的研究，可是最近她暗示，通过阐明格陵兰岛的岩石可知，地球的磁场至少37亿年前就存在了。“差异研究团队正彼此敦促利用越来越先进的技能，这很好。”她评价道，“这给了我们最佳时机去领略关于地磁发电机的最早记载。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aaa9114  

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