两组科学家的研究结果相反,地球磁场到底什

澳大利亚西部杰克山远古露头挖掘出的微观矿物一直是地质研究的热点,因为它们似乎承载着地球磁场的痕迹,最早可追溯到42亿年前。这比先前认为磁场起源的时间早了将近10亿年,也几乎回到了行星本身形成的时候。

尽管这个起源故事可能很有趣,但麻省理工学院领导的研究小组现在发现了与之相反的证据。在一篇发表在《科学进展》杂志上的论文中,研究小组对同一种被称为锆石的晶体进行了研究,这些锆石都是从同一处露头中开采出来的。他们得出的结论是,他们采集到的锆石作为古代磁场的记录者是不可靠的。

换句话说,关于地球磁场是否早于35亿年前就存在,目前尚无定论。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系的考伊·博利纳说:“在35亿年前,还没有确凿的证据表明存在磁场,即使存在磁场,在杰克山锆石中也很难找到磁场的证据。”博利纳是这篇论文的第一作者。

地球的磁场被认为在使地球适合居住方面起着重要的作用。磁场不仅决定了指南针的方向,而且还起到某种屏蔽作用,它能使太阳风偏转,否则太阳风可能会侵蚀大气层。

科学家们知道,今天地球的磁场是由地球液态铁心的凝固所驱动的。磁芯的冷却和结晶会搅动周围的液态铁,产生强大的电流,产生远至太空的磁场。这个磁场被称为地磁。

多条证据表明,地球磁场至少存在于35亿年前。然而,人们认为,这颗行星的核心在10亿年前才开始凝固,这意味着磁场在10亿年前一定是由其他机制驱动的。准确地确定磁场形成的时间可以帮助科学家们找出磁场的起源。

地球磁场的起源也可以说明地球最初生命形成的早期条件。在地球最初的10亿年,即44亿年前到35亿年前之间,那时生命才开始出现。当时是否有磁场对地球上生命出现的环境有不同的影响。

科学家们传统上用古代岩石中的矿物来确定地球磁场的方向和强度。当岩石形成并冷却时,单个颗粒内的电子可以向周围磁场的方向移动。一旦岩石冷却到一定的温度,电子的方向就确定下来了。科学家可以确定他们的年龄,并使用标准磁强计来测量他们的方位,以估计地球磁场在给定时间点的强度和方位。

杰克山锆石是古地磁史上最弱磁性的研究对象之一。这些锆石包括已知的最古老的地球物质,这意味着有许多地质事件可以重置它们的磁记录。年,另一个研究小组也开始研究杰克山锆石,他们认为发现了锆石中磁性物质的证据,这些物质的年龄为42亿年,这是地球磁场可能存在于35亿年前的第一个证据。

但博利纳指出,研究小组没有确认他们所探测到的磁性物质是在42亿年前锆石晶体形成期间还是之后形成的,他和他的研究小组在他们的新论文中提出了这一点。

他们从相同的杰克山露头采集了岩石,从这些样品中提取了个锆石颗粒,每个颗粒大约微米长,大约一根人类头发的宽度。利用标准定年技术,他们确定了每个锆石颗粒的年龄,范围从10亿年到42亿年不等。

大约颗晶体的年龄超过35亿年。研究小组对这些样品进行了分离和成像,寻找裂纹或二次材料的迹象,并寻找证据证明它们自形成以来在过去的几十亿年中又受热,不适合研究。在这颗锆石中,他们只发现了三颗相对不含此类杂质的锆石,因此可能含有合适的磁记录。

研究小组随后对这三颗锆石进行了详细的实验,以确定它们可能含有何种磁性材料。他们最终确定在三个锆石中的两个中存在一种叫做磁铁矿的磁性矿物。利用高分辨率量子钻石磁强计,研究小组观察了两个锆石的横截面,以绘制出每个晶体中磁铁矿的位置。

他们发现磁铁矿位于锆石的裂缝或损坏带上。这些裂缝是允许水和其他元素进入岩石的通道。这样的裂缝可能让二次磁铁矿进入晶体,比锆石最初形成时要晚得多。不管怎样,这些锆石不能作为地球磁场的可靠记录。

这是证据,我们不能相信这些锆石测量记录的地球磁场。



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