מחקרים מצביעים על כך שהמצב הבלתי רגיל של השדה המגנטי של כדור הארץ בתקופת האדיאקאראן יכול היה להשפיע באופן משמעותי על התפתחותם של חיים מורכבים על ידי שינוי רמות החמצן באטמוספירה. המחקר מגלה שהתקופה הזו חוותה את השדה המגנטי החלש ביותר שנרשם, מה שאולי אפשר חימצון גדול יותר, ובכך תמך בצורות חיים גדולות ופעילות יותר. הבנה משופרת זו של דינמיקה גיאומגנטית ואבולוציונית מציעה תובנות לגבי פוטנציאל החיים על כוכבי לכת אחרים. קרדיט: twoday.co.il.com
עדויות מצביעות על כך ששדה מגנטי חלש לפני מיליוני שנים עשוי להניע את התפשטות החיים.
תקופת האדיאקרן, שנמשכה בין 635 ל-541 מיליון שנים בערך, הייתה תקופה מרכזית בהיסטוריה של כדור הארץ. זה סימן עידן טרנספורמטיבי שבמהלכו הופיעו אורגניזמים מורכבים ורב-תאיים, שהכינו את הבמה לפיצוץ החיים.
אך כיצד התפתח גל החיים הזה ואילו גורמים על פני כדור הארץ עשויים תרמו לו?
חוקרים מאוניברסיטת רוצ'סטר חשפו עדויות משכנעות לכך שהשדה המגנטי של כדור הארץ היה במצב חריג ביותר כאשר החיות המקרוסקופיות של תקופת האדיאקרן גיוון ושגשגו. המחקר שלהם, שפורסם ב טֶבַע תקשורת כדור הארץ וסביבהמעלה את השאלה האם התנודות הללו בשדה המגנטי העתיק של כדור הארץ הובילו לשינויים ברמות החמצן שאולי היו מכריעים להתפשטות צורות החיים לפני מיליוני שנים.
חוקרים מאוניברסיטת רוצ'סטר חקרו את השדה המגנטי של כדור הארץ בתקופת ה-Ediacaran הטרנספורמטיבית, שנפרשה על פני כ-635 עד 541 מיליון שנים. המחקר מעלה שאלות לגבי גורמים שייתכן שהניעו את הופעתם של אורגניזמים מורכבים ורב-תאיים, כגון פאונה אדיאקארנית, הבולטים בדמיון שלהם לבעלי חיים מוקדמים. קרדיט: איור של אוניברסיטת רוצ'סטר / מייקל אוסדצ'י
לדברי ג'ון טארדונו, פרופסור וויליאם קינן, ג'וניור במחלקה למדעי כדור הארץ והסביבה, אחת מצורות החיים המדהימות ביותר בתקופת האדיאקרן הייתה הפאונה האדיאקרית. הם בלטו בדמיון שלהם לבעלי חיים מוקדמים – חלקם אפילו הגיעו לגודל של יותר ממטר והיו ניידים, מה שמעיד שהם כנראה זקוקים ליותר חמצן בהשוואה לצורות חיים מוקדמות יותר.
"רעיונות קודמים להופעתה של החי האדיאקארני המרהיב כללו גורמים מניעים גנטיים או אקולוגיים, אבל התזמון הקרוב עם השדה הגיאומגנטי הנמוך במיוחד הניע אותנו לבחון מחדש סוגיות סביבתיות, ובמיוחד, חמצון האטמוספירה והאוקיינוס", אומר טרדונו. , שהוא גם דיקן המחקר בבית הספר לאמנויות ומדעים ובבית הספר להנדסה ולמדעים שימושיים.
התעלומות המגנטיות של כדור הארץ
כ-1,800 מייל מתחתינו, ברזל נוזלי מתפתל בליבה החיצונית של כדור הארץ, ויוצר את השדה המגנטי המגן של כדור הארץ. למרות שהוא בלתי נראה, השדה המגנטי חיוני לחיים על פני כדור הארץ מכיוון שהוא מגן על כוכב הלכת מרוח השמש – זרמי קרינה מהשמש. אבל השדה המגנטי של כדור הארץ לא תמיד היה חזק כמו היום.
חוקרים הציעו כי שדה מגנטי נמוך בצורה יוצאת דופן עשוי היה לתרום לעלייתם של חיי בעלי חיים. עם זאת, זה היה מאתגר לבחון את הקשר בגלל נתונים מוגבלים לגבי עוצמת השדה המגנטי בתקופה זו.
רושם מאובנים של דיקינסוניה, דוגמה לבעלי חיים אדיאקרים, שנמצאו באוסטרליה של ימינו. קרדיט: Shuhai Xiao, Virginia Tech
טארדונו וצוותו השתמשו באסטרטגיות וטכניקות חדשניות כדי לבחון את חוזק השדה המגנטי על ידי חקר מגנטיות נעולה בגבישי פלד עתיקים ופירוקסן מהאנורתוזיט הסלע. הגבישים מכילים חלקיקים מגנטיים המשמרים את המגנטיות מרגע היווצרות המינרלים. על ידי תיארוך הסלעים, החוקרים יכולים לבנות ציר זמן של התפתחות השדה המגנטי של כדור הארץ.
מינוף כלים חדשניים, כולל CO2 הלייזר והמגנטומטר של המעבדה מוליך-ההפרעות הקוונטיות (SQUID), הצוות ניתח בדיוק את הגבישים ואת המגנטיות הננעלת בתוכם.
שדה מגנטי חלש
הנתונים שלהם מצביעים על כך שהשדה המגנטי של כדור הארץ לפעמים בתקופת האדיאקאראן היה השדה החלש ביותר הידוע עד כה – עד פי 30 חלש מהשדה המגנטי כיום – ושעוצמת השדה הנמוכה במיוחד נמשכה לפחות 26 מיליון שנה.
שדה מגנטי חלש מקל על חלקיקים טעונים מהשמש להסיר מהאטמוספרה אטומים קלים כמו מימן, מה שגורם להם לברוח לחלל. אם אובדן מימן משמעותי, עלול להישאר יותר חמצן באטמוספירה במקום להגיב עם מימן ליצירת אדי מים. תגובות אלו יכולות להוביל להצטברות חמצן לאורך זמן.
התרשמות מאובנים של פרקטפוסוס, דוגמה לבעלי חיים אדיאקרים, שנמצאה במה שהיא כיום ניופאונדלנד, עם פרוטה קנדית בקרבת מקום לקנה מידה. קרדיט: Shuhai Xiao, Virginia Tech
המחקר שנערך על ידי Tarduno וצוותו מצביע על כך שבמהלך תקופת האדיאקאראן, השדה המגנטי החלש גרם לאובדן מימן במשך עשרות מיליוני שנים לפחות. ייתכן שהפסד זה הוביל להגברת החמצון של האטמוספירה ושל האוקיינוס על פני השטח, מה שאיפשר לצורות חיים מתקדמות יותר להופיע.
טרדונו וצוות המחקר שלו גילו בעבר שהשדה הגאומגנטי התאושש בעוצמתו במהלך התקופה הקמברית שלאחר מכן, כאשר רוב קבוצות החיות מתחילות להופיע בתיעוד המאובנים, והשדה המגנטי המגן שוקם מחדש, מה שמאפשר לחיים לשגשג.
"אם השדה החלש בצורה יוצאת דופן היה נשאר אחרי ה-Ediacaran, כדור הארץ עשוי להיראות שונה מאוד מכוכב הלכת העשיר במים שהוא היום: אובדן מים עשוי היה לייבש בהדרגה את כדור הארץ", אומר טרדונו.
דינמיקת ליבה ואבולוציה
מהעבודה עולה כי הבנת פנים פלנטריים היא חיונית בהתבוננות בפוטנציאל החיים שמעבר לכדור הארץ.
"זה מרתק לחשוב שתהליכים בליבת כדור הארץ יכולים להיות קשורים בסופו של דבר לאבולוציה", אומר טרדונו. "כשאנחנו חושבים על האפשרות של חיים במקומות אחרים, אנחנו צריכים גם לשקול כיצד נוצרים ומתפתחים הפנימיות של כוכבי לכת."
למידע נוסף על מחקר זה, ראה כיצד השדה המגנטי הקלוש של כדור הארץ טיפח את עלייתם של חיים מורכבים.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע בארה"ב.
