Ученые обнаружили связь между геомагнетизмом и кислородом
17 июня 2025 г.
Исследование геологических данных за последние полмиллиарда лет показало, что изменения силы магнитного поля Земли коррелируют с изменением концентрации кислорода в атмосфере. Работа опубликована в Science Advances.
Если бы удалось найти объяснение данной взаимосвязи, это помогло бы выявить фундаментальные тенденции эволюции жизни на Земле и определить наиболее перспективные места для поиска признаков сложных форм жизни на других планетах. Но пока неясно, оказывает ли геомагнетизм непосредственное влияние на поддержание высокой концентрации кислорода, или же на оба явления влияет некая третья сила.
Кислород - основной компонент земной коры и мантии. Но молекулярный кислород начал накапливаться в атмосфере только после того, как примерно 2,5 миллиарда лет назад стали развиваться организмы, производящие кислород путем фотосинтеза. И только в нынешнем эоне, охватывающем последние 540 миллионов лет, кислород достиг концентрации, пригодной для дыхания животных.
Прямого способа определить состав атмосферы в глубоком прошлом не существует. Начиная с кембрийского периода, геохимики могут выявлять уровень кислорода по косвенным данным. Например, его концентрация «тесно связана с тем, как легко вспыхивают и долго длятся лесные пожары», – говорит соавтор исследования Бенджамин Миллс, биогеохимик из Лидсского университета. Частоту крупных пожаров можно определить, изучив, помимо прочих факторов, древние отложения древесного угля. Геофизики могут выяснить, как менялись сила и направление геомагнитного поля на еще более длительном отрезке истории Земли. Для этого они изучают породы, которые образовались в результате древних вулканических извержений. Магнитные кристаллы, которые образуются в застывающей лаве, располагаются в соответствии с геомагнитным полем; они подобны крошечным компасам, которые замерли во времени.
Международный исследовательский коллектив сопоставил все эти данные и обнаружил выраженную корреляцию. За последний миллион лет концентрация кислорода и геомагнитная интенсивность возросли. Некоторые из резких взлетов и падений обоих показателей приходятся на одни и те же геологические эпохи.
Ученые рассматривают возможные причины такой корреляции. Если бы геомагнитное поле Земли не отклоняло солнечный ветер, этот поток заряженных частиц мог бы заставить кислород и другие газы медленно улетучиться в космос. Однако исследователи подсчитали, что воздействие геомагнитного поля на концентрацию кислорода было бы незначительным по сравнению с влиянием фотосинтеза, организмов, потребляющих кислород, или геологических циклов.
На протяжении сотен миллионов лет тектонические движения неоднократно формировали суперконтиненты и разрушали их, высвобождая огромное количество питательных веществ. Это вызывало массовое цветение водорослей, производящих кислород. Движение тектонических плит обусловлено медленным перемешиванием мантии Земли. Этот же процесс мог влиять и на жидкое внешнее ядро, где создается геомагнитное поле. «Если такие вещи, как скорость спрединга [океанической коры], влияют на магнитное поле, то тектонический цикл мог стать движущей силой насыщения кислородом – но также и изменений магнитного поля», – предположил Бенджамин Миллс.
Саня Пановска, геофизик из Потсдамского центра имени Гельмгольца, утверждает, что исследование убедительно, однако в большей степени ставит вопросы, нежели дает ответы: «Авторы приводят множество гипотез, но они не проверяются в рамках данной работы». Тем не менее, это открытие может стать вкладом в изучение вопроса о том, является ли сильное магнитное поле необходимым условием для развития сложных форм жизни.
Источник: Nature / Давиде Кастельвекки.
Читайте также:
- Небольшое изменение уровня кислорода могло привести к эволюционному взрыву
- Получены новые данные о происхождении воды на Земле
Метки: магнитное поле Земли, климат, зарубежные исследования