منذ حوالي 591 مليون سنة، ضعف المجال المغناطيسي للأرض بشكل ملحوظ. ومن المثير للدهشة أن دراسة حديثة تشير إلى أن هذا الحدث ربما ساهم بالفعل في تطور أشكال الحياة المعقدة على كوكبنا.
ووفقا لجون تاردونو، أستاذ الجيوفيزياء بجامعة روتشستر والمؤلف الرئيسي للدراسة، فإن المجال المغناطيسي للأرض يعمل عادة كدرع وقائي. وبدون هذا الدرع، كان من الممكن أن تسحب الرياح الشمسية - تدفق الجسيمات النشطة من الشمس - الماء من الأرض خلال تاريخها المبكر.
وأوضح: "خلال العصر الإدياكاري، كانت هناك مرحلة مهمة من التطور تحدث في أعماق الأرض. وأصبحت العمليات المسؤولة عن توليد المجال المغناطيسي غير فعالة إلى حد كبير بعد مليارات السنين، مما أدى إلى شبه انهيار المجال المغناطيسي".
تشير النتائج، التي نشرت في مجلة Communications Earth & Environment، إلى أن المجال المغناطيسي للأرض، الناتج عن حركة الحديد المنصهر في النواة الخارجية، كان أضعف بكثير من قوته الحالية لمدة لا تقل عن 26 مليون سنة. ويساهم هذا الاكتشاف لضعف المجال المغناطيسي لفترة طويلة أيضًا في حل لغز جيولوجي طويل الأمد يتعلق بتكوين اللب الداخلي الصلب للأرض.
تتوافق هذه الفترة الزمنية مع العصر الإدياكاري، وهو الوقت الذي ظهرت فيه الكائنات الحية المعقدة الأولى في قاع المحيط بسبب زيادة الأوكسجين في الغلاف الجوي والمحيطات.
بالكاد تشبه هذه الحيوانات الغريبة أي شيء نراه اليوم، بما في ذلك مراوح القرع والأنابيب والكعك والأقراص مثل ديكنسونيا، التي يصل حجمها إلى 4.6 قدم (1.4 متر)، وحيوان كيمبريلا الذي يشبه البزاق.
قبل هذا الوقت، كانت الحياة إلى حد كبير أحادية الخلية ومجهرية. ويعتقد الباحثون أن المجال المغناطيسي الضعيف ربما أدى إلى زيادة الأكسجين في الغلاف الجوي، مما سمح بتطور الحياة المعقدة المبكرة.
الكشف عن الانهيار الوشيك للمجال المغناطيسي
ومن المعروف أن قوة المجال المغناطيسي للأرض تتقلب مع مرور الوقت، وتحتوي البلورات المحفوظة في الصخور على جزيئات مغناطيسية صغيرة محاصرة في سجل لقوة المجال المغناطيسي للأرض.
وكشف أول دليل على ضعف المجال المغناطيسي للأرض بشكل ملحوظ خلال تلك الحقبة، من خلال دراسة أجريت عام 2019، على صخور عمرها 565 مليون عام في كيبيك، أشارت إلى أن المجال المغناطيسي كان أضعف بعشر مرات مما هو عليه اليوم، في ذلك الوقت. نقطة.
وقد جمعت أحدث الأبحاث أدلة جيولوجية إضافية تشير إلى ضعف كبير في المجال المغناطيسي. وكشف تحليل صخرة عمرها 591 مليون سنة من موقع في جنوب البرازيل أن المجال المغناطيسي كان أضعف 30 مرة من قوته الحالية.
اكتشف الفريق أن المجال المغناطيسي للأرض كان أقوى بكثير منذ أكثر من ملياري سنة عندما قاموا بفحص الصخور من جنوب أفريقيا. خلال تلك الفترة، كان الجزء الأعمق من الأرض سائلًا، وليس صلبًا، مما أثر على توليد المجال المغناطيسي.
ومع مرور الوقت، أصبحت هذه العملية أقل فعالية، وفقا لتاردونو. بحلول العصر الإدياكاري، كان المجال المغناطيسي يضعف وعلى وشك الانهيار. ولحسن الحظ، بردت النواة الداخلية، مما أدى إلى تقوية المجال المغناطيسي.
ويرتبط ظهور أقدم أشكال الحياة المعقدة التي تطفو على طول قاع البحر في هذا العصر بارتفاع مستويات الأكسجين. وأشار تاردونو إلى أن بعض الحيوانات يمكنها البقاء على قيد الحياة عند مستويات منخفضة من الأكسجين، مثل الإسفنج والحيوانات المجهرية، لكن الحيوانات الأكبر حجما ذات الأجسام الأكثر تعقيدا والتي تتحرك تحتاج إلى المزيد من الأكسجين.
وأوضح المؤلف المشارك في الدراسة شوهاي شياو، أستاذ علم الأحياء الجيولوجية في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، أنه تقليديا، يُعزى ارتفاع الأكسجين خلال هذه المرحلة إلى الكائنات الحية التي تقوم بالتمثيل الضوئي مثل البكتيريا الزرقاء، التي تنتج الأكسجين، مما يسمح له بالتراكم في الماء بشكل مطرد مع مرور الوقت. .
ومع ذلك، فقد توصل البحث الجديد إلى فرضية بديلة أو تكميلية تتضمن زيادة فقدان الهيدروجين للتباعد عندما يكون المجال المغناطيسي للأرض ضعيفًا.
"يحمي الغلاف المغناطيسي الأرض من الرياح الشمسية، وبالتالي يبقي الغلاف الجوي متصلاً بالأرض. ولذلك، فإن الغلاف المغناطيسي الأضعف يعني فقدان الغازات الأخف مثل الهيدروجين من الغلاف الجوي للأرض.
وأشار تاردونو إلى أنه من الممكن إجراء عمليات متعددة في وقت واحد.
وقال: "نحن لا نجادل في أن واحدة أو أكثر من هذه العمليات كانت تحدث في وقت واحد. لكن المجال الضعيف ربما سمح للأكسجين بتجاوز العتبة، مما ساعد على تطور الإشعاع الحيواني".
وقال بيتر دريسكول، العالم في مختبر الأرض والكواكب بمعهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة الأمريكية، والذي لم يشارك في الدراسة، إنه يتفق مع نتائج الدراسة فيما يتعلق بضعف المجال المغناطيسي للأرض لكن الادعاء بأن المجال المغناطيسي الضعيف قد يؤثر على الأكسجين في الغلاف الجوي والتطور البيولوجي، كان... من الصعب تقييمه.
وأشار إلى أنه "من الصعب بالنسبة لي تقييم صحة هذا الادعاء لأن التأثير الذي قد تحدثه المجالات المغناطيسية الكوكبية على المناخ ليس مفهوما جيدا".
أوضح تاردونو أن فرضيتهم كانت "راسخة"، لكن إثبات العلاقة السببية قد يستغرق عقودًا من العمل الصعب نظرًا لقلة المعلومات المعروفة عن الحيوانات التي عاشت في تلك الحقبة.
سر جوهر الأرض
من خلال التحليل الجيولوجي، تم الكشف عن معلومات مهمة حول النواة الأعمق للأرض.
ويعتقد أن اللب الداخلي للأرض قد تصلب وتبلور الحديد لأول مرة في مركز الكوكب منذ ما بين 500 مليون و2.5 مليار سنة.
وتشير الدراسات التي أجريت على قوة المجال المغناطيسي للأرض إلى أن اللب الداخلي للأرض حديث العهد نسبيا، وقد تصلب بعد 565 مليون سنة مضت، مما مكن الدرع المغناطيسي للأرض من التعافي.
وقال دريسكول: "يبدو أن الملاحظات تدعم الادعاء بأن النواة الداخلية تشكلت لأول مرة بعد فترة وجيزة من هذا الوقت، مما دفع الجيودينامو (الآلية التي تخلق المجال المغناطيسي) من حالة ضعيفة وغير مستقرة إلى مجال ثنائي القطب قوي ومستقر".
وقال تاردونو إن استعادة قوة المجال بعد العصر الإدياكاري، مع نمو اللب الداخلي، ربما كانت مهمة في منع جفاف الأرض الغنية بالمياه.
أما بالنسبة للحيوانات الغريبة في العصر الإدياكاري، فقد ذهبت جميعها إلى العصر الكامبري التالي، عندما انفجر تنوع الحياة وتشكلت فروع شجرة الحياة المألوفة اليوم في وقت قصير نسبيًا.