5亿多年前，地球上出现了怪异复杂的生物。科学家现在认为他们知道原因

5亿多年前，地球上出现了怪异复杂的生物。科学家现在认为他们知道原因

5亿多年前，地球上出现了怪异复杂的生物。科学家现在认为他们知道原因。

一位艺术家的印象描绘了埃迪卡拉纪时期地球可能的样子，当时复杂的生命开始开花。Michael Osadciw/罗切斯特大学

美国东部时间2024年5月7日星期二下午12:01更新

地球磁场在使我们的星球适合居住方面起着关键作用。大气层上的保护气泡保护地球免受太阳辐射、风、宇宙射线和气温剧烈波动的影响。

然而，新的研究发现，地球磁场在5.91亿年前几乎崩溃，矛盾的是，这种变化可能在复杂生命的发展中发挥了关键作用。

“一般来说，这个领域是有保护作用的。纽约罗切斯特大学地球物理学教授、这项新研究的资深作者约翰·塔尔杜诺说:“如果我们在地球历史早期没有磁场，水就会被太阳风（一股从太阳流向地球的带电粒子流）从地球上剥离出来。”

“但在埃迪卡拉纪，我们经历了地球深部发展的迷人时期，当时产生磁场的过程……在数十亿年后变得如此低效，以至于磁场几乎完全崩溃。”

这项研究于5月2日发表在《通讯地球与环境》杂志上。研究发现，由地球外核熔融铁运动产生的地球磁场在至少2600万年的时间里明显弱于目前的强度。地球磁场持续减弱的发现也有助于解开一个关于地球固体内核何时形成的持久地质之谜。

这个时间框架与埃迪卡拉纪相吻合，当时随着大气和海洋中氧气百分比的增加，第一批复杂的动物出现在海底。

这些奇怪的动物几乎不像今天的生活——柔软的风扇、管子和甜甜圈，以及像迪金森尼亚这样的圆盘，迪金森尼亚长到4.6英尺（1.4米）大，还有蛞蝓状的金贝拉。

在此之前，生命主要是单细胞和微观的。研究人员认为，弱磁场可能导致了大气中氧气的增加，从而使早期复杂生命得以进化。

一张照片显示了在南澳大利亚发现的5.6亿年前的迪克森尼亚（Dickinsonia costata）化石。这种生物身长超过一米，是那个时期已知的最大动物。肖/弗吉尼亚理工大学

揭开磁场几近崩溃的真相

众所周知，地球磁场的强度会随着时间的推移而波动，保存在岩石中的晶体含有微小的磁性颗粒，可以锁定地球磁场强度的记录。

地球磁场在此期间显著减弱的第一个证据来自2019年对魁北克5.65亿年前的岩石的研究，该研究表明当时的磁场比今天弱10倍。

最新的研究收集了更多表明磁场急剧减弱的地质证据，巴西南部一处5.91亿年前的岩石中包含的信息表明磁场比今天弱30倍。

弱磁场并非一直如此:研究小组检查了20多亿年前来自南非的类似岩石，发现在那个时间点，地球磁场和今天一样强。

塔尔杜诺解释说，与现在不同的是，那时地球最内部是液体，而不是固体，这影响了磁场的产生方式。

“数十亿年来，这一过程的效率越来越低，”他说。

“当我们到达埃迪卡拉纪时，这片土地已经奄奄一息了。几乎要崩溃了。但对我们来说幸运的是，天气变得足够凉爽，内核开始产生（加强磁场）。”

最早的复杂生命的出现与氧气水平的上升有关，当时这些生命可能会沿着海底漂流。塔尔杜诺说，一些动物可以在低氧水平下生存，例如海绵和微型动物，但身体更复杂的大型动物需要更多的氧气。

弗吉尼亚理工大学地球生物学教授竖亥·肖（音译）解释说，传统上，这段时间氧气的增加归因于蓝藻等光合生物，它们产生氧气，使氧气在水中逐渐积累。

然而，这项新研究提出了一个替代或补充假设，即当地磁场较弱时，氢会更多地流失到太空中。

“磁层保护地球免受太阳风的影响，从而将大气层固定在地球上。因此，较弱的磁层意味着氢等较轻的气体将从地球大气层中消失，”肖通过电子邮件补充道。

塔尔杜诺说，多个过程可能同时发生。

“我们并不质疑这些过程中的一个或多个是同时发生的。但是弱磁场可能使氧化作用跨越了一个阈值，有助于动物辐射（进化），”塔尔杜诺说。

DC华盛顿卡耐基科学研究所地球和行星实验室的科学家彼得·德里斯科尔表示，他同意该研究关于地球磁场弱的发现，但弱磁场可能影响大气氧气和生物进化的说法很难评估。他没有参与这项研究。

“我很难评价这一说法的真实性，因为行星磁场对气候的影响还没有得到很好的理解，”他通过电子邮件表示。

塔尔杜诺说，他们的假设是“可靠的”，但鉴于对当时生活的动物知之甚少，证明因果关系可能需要几十年的挑战性工作。

在加拿大纽芬兰的错误点地层发现了一种5.65亿年前的埃迪卡拉动物化石，这种动物被称为Fractofusus misrai。肖/弗吉尼亚理工大学nner核心之谜

地质分析还揭示了地心最深处的详细情况。

对地球内核何时凝固的估计——铁首次在地球中心结晶的时间——曾经在5亿至25亿年前之间。

对地球磁场强度的研究表明，地球内核的年龄处于时间尺度的较年轻一端，在5.65亿年前固化，使地球的磁屏蔽反弹。

“这些观察似乎支持内核在这段时间后不久首次成核的说法，将地球发电机（产生磁场的机制）从一个微弱、不稳定的状态推向一个强大、稳定的偶极场，”Driscoll说。

塔尔杜诺说，埃迪卡拉纪之后，随着内核的增长，磁场强度的恢复可能对防止富水地球的干燥很重要。

至于埃迪卡拉纪的奇异动物，它们都在接下来的寒武纪时期消失了，当时生物多样性激增，今天熟悉的生命树的分支在相对较短的时间内形成。

本文原文来自CNN