Forskare upptäcker stark, oväntad koppling mellan jordens magnetfält och syrenivåer
Jordens magnetfält och syrenivåer är otydligt kopplade, antyder ny forskning.
Styrkan hos det geomagnetiska fältet har ökat i låset med procentandelen syre i jordens atmosfär under de senaste 540 miljoner åren, finner en ny studie – men det är fortfarande oklart om en av dessa påverkar den andra, eller om andra okända faktorer förklarar länken.
”Detta är den första upptäckten som vi någonsin har haft att upprätta kopplingen mellan det geomagnetiska fältet och syre -nivån,” huvudförfattare Weijia Kuangen äldre forskare i Geodesy and Geophysics Laboratory vid NASA: s Goddard Space Flight Center, berättade Live Science.
Jordens magnetfält och syrenivåer har ökat mer eller mindre parallellt sedan början av den kambriska perioden (541 miljoner till 485,4 miljoner år sedan), och båda faktorerna spikade mellan 330 miljoner och 220 miljoner år sedan, tyder resultaten.
Forskningen kan hjälpa till att begränsa kraven för livet på andra planeter, Kuang och studie medförfattare Ravi koparapusa en planetforskare vid NASA Goddard Space Flight Center i en gemensam videointervju.
Det kan hända att det geomagnetiska fältet styr syrenivåer, eller vice versa – men det finns ett annat möjligt scenario, vilket är att båda faktorerna är relaterade till en tredje geokemisk eller geofysisk process som forskarna ännu inte har påpekat, sa Kuang.
För den nya studien använde forskare två oberoende datasätt som sträckte sig över de senaste 540 miljoner åren. Ett av datasätten visade atmosfäriskt syre, härrörande från flera indikatorer såsom överflödet i sediment av fossiliserat kol, som återstår efter eldbränder och ger ledtrådar om hur mycket syre som fanns tillgängligt vid en given tid. Det andra datasättet visade styrkan i det geomagnetiska fältet, härrörande från magnetisk information som registreras i forntida bergarter och sediment. Forskarna planerade dessa datasätt mot varandra och fann att det fanns en stark korrelation mellan dem.
Om det geomagnetiska fältet styr syrenivåer, skulle dess inflytande troligen bero på det skydd som den erbjuder jordens atmosfär mot rymdväder. Tidigare forskning indikerar att det geomagnetiska fältet kan förhindra eller minska flykten eller erosionen av atmosfäriska molekyler. Magnetfältet också sköldar livet på planeteninklusive växter som producerar syre, från röntgen och extrem ultraviolett strålning.
Om, i motsats, atmosfäriska syrenivåer dikterar styrkan i jordens magnetfält, skulle plattaktonik spela en central roll. Tecktektonik är processen som kontinuerligt återvinner jordskorpan in i manteln, vilket är planlager Det täcker jordens flytande yttre kärna.
Jordens geomagnetiska fält härstammar från strömmar i den yttre kärnan, så det är möjligt att återvinning av skorpmaterial och syre i manteln kan påverka den nedre manteln, vilket sedan kan påverka geomagnetfältet, sade Kuang.
Släkt: Gav platta tektonik upphov till livet? Banbrytande ny forskning kan knäcka jordens djupaste mysterium.
”Plattorektonik […] kommer definitivt att påverka de termiska och dynamiska förhållandena vid basen av manteln där den gränsar till den flytande yttre kärnan, ”sade han.” Å andra sidan påverkar platttektonik också cykeln av kemikalier och andra element från interiören till ytan, vilket säkert kommer att påverka syre eller produktion av syre. ”
Det är mer troligt att det geomagnetiska fältet påverkar syrenivåerna snarare än tvärtom, sa Kuang. Det beror på att forskare vet att det geomagnetiska fältet härstammar djupt inuti planeten och förökas till jordens yta och ut i rymden. ”Den andra riktningen är mindre väl förstått,” sade han.
Det tredje möjliga scenariot är att en annan, separat process driver det geomagnetiska fältet och syrenivåerna i samma riktning över tid. Studiens författare vet inte vad den processen kan vara ännu, men en spik som finns i båda datasätten kan hålla svaret.
’En mycket lockande mekanism’
Spiken sammanfaller med det forntida superkontinentet Pangeasom bildades för cirka 320 miljoner år sedan och bröt upp för cirka 195 miljoner år sedan. På grund av de enorma tektoniska omarrangemangen kan superkontinenter vara den saknade länken mellan jordens magnetfält och syrehalter – men bevisen för detta är fortfarande mycket tentativa vid denna punkt, Kuang och Kopparapu varnade.
”Detta är en av de antaganden som vi inte riktigt lägger ut starkt i vårt papper, men det är något vi tycker är en mycket lockande mekanism för oss att sträva efter,” sade Kuang. Anledningen till att forskarna höll tillbaka med denna idé är att de har robusta data för endast ett superkontinent – Pangea – och inte de som kom innansa han.
”Det verkar finnas en viss syn på ögonen mellan syre och magnetfält och alla andra superkontinenter,” sade Kopparapu. ”Vi har dock inte tillförlitliga data för syre [going farther back] än 540 miljoner år, och därför kan vi inte göra den typen av en slutsats för [farther back in time] och tidigare superkontinenter. ”
Forskarna arbetar redan med nästa steg, vilket är att söka efter andra geofysiska och geokemiska faktorer som kan länka till det geomagnetiska fältet och syre. För detta säger författarna att kommunikation och samarbete mellan forskare är av största vikt.
”Ett enda sinne kan inte förstå hela jordens system,” sade Kopparapu. ”Vi är som barn som leker med Legos, där var och en av oss har en separat Lego -bit. Vi försöker passa ihop och se vad som är den stora bilden.”
