作者:Yoichi Usui 来源:《科学》 发布时间:2010-5-4 10:36:05
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研究显示地球磁场形成于34.5亿年前

科学家模拟当时的太阳风与地球磁场相互作用时产生的北极光现象。

新证据表明地球磁场形成于34.5亿年前。 

据《连线》报道,一项新研究显示,地球磁场形成于34.5亿年前。这表明,地球磁场形成的时间比先前人们认为的提前约25亿年。地球磁场形成的时间与地球上最初生命的形成时间相符,地球磁场的形成有效地避免了地球上最初的生命形态遭受太阳磁辐射的破坏。
 
这项研究成果发表在《科学》(Science)杂志上。这个时期正好在生命发展的最早阶段,处于地球被星际碎片撞击和地球大气中充满氧气这两个时期之间。先前几项研究认为,地球磁场是使地球免于太阳致命辐射的必要屏障,太阳辐射能够清除掉一个行星的大气层,使上面的水份彻底蒸发掉,同时扼杀掉行星表面上的生命。多伦多大学地球物理学家戴维·邓洛普(David Dunlop)认为:“研究成果将地球磁场产生的分界线往后推,回到了你能够理性期待的测量地球的时期。”
 
研究人员测量了在南非卡普瓦尔克拉通(Kaapvaal craton)所发现的一些特定岩石的磁场强度,普瓦尔克拉通地区的地质可以追溯到30多亿年前。然而,仅仅找到古老的岩石是远远不够的。据这项新研究的合著者、罗彻斯特大学的研究者约翰·塔都诺(John Tarduno)说:“寻找岩石的过程适合用‘金发姑娘理论’(Goldilocks theory,形容不冷不热,恰到好处的一种状态)来形容。”岩石在形成时,其里面的铁矿物记录下了地球磁场的强度与方向,但是如果岩石在后来的地质过程中被加热,它上面的这些信息也可能会丢失或者被改写。塔都诺说:“我们必须找到一种刚好具有足够的铁来记录磁场特征的岩石,但是铁含量又不能太高,如果铁含量过高,表明它曾经受到过后来化学变化的影响。”南非的绿岩带(Greenstone Belt)刚好有这种岩石:其中的石英晶体不到两毫米长,根植于石英晶体中的含铁磁铁矿为纳米级大小。塔都诺说:“石英起到了完美的‘太空舱’的作用,它没有受到后来事件的影响,但它里面包含有那些我们需要研究的铁。”
 
塔都诺跟他的同事在2007年就已经研究过类似的岩石,并且发现形成于32亿年前的那种岩石具有的磁场强度为现今地球磁场强度的一半。塔都诺表示,使用一种专门设计的磁力计以及改进后的实验技术,研究团队在具有34.5亿年历史的岩石中检测到了磁场信号,这个磁场的强度处于现今地球磁场强度的50%到70%之间。塔都诺说:“当我们思索生命的起源时,有两条线索需要追踪,一条线索是水,但是同时必须要有一个磁场(另一条线索),因为磁场可以保护大气免受侵蚀以及水被完全蒸发。”他补充说,今天的火星可能是干燥的,因为火星在早期的时候失去了它的磁场。
 
为了确定这种早期磁场是否足以能够阻挡住太阳的辐射雨(rain ofradiation),研究团队必须要知道那个时期太阳的状况。天文学家通过对年轻的、类似太阳的恒星的观察值来推断当时地球所要面临的太阳风强度。专家表示,年轻的太阳可能比今天的太阳旋转速度要快,这种快速的旋转为一个强大的磁场提供了动力,这个磁场使太阳大气加热,激起了大量带电粒子组成的太阳风的活动。研究团队计算出,地球磁场抵消太阳风的临界点距地球中心的距离大约仅为5个地球半径,不到现今10.7个地球半径的一半。34.5亿年前从太阳定期地抵达地球的辐射量,与现今最活跃的太阳风暴(solar storm)袭击地球时的能力相当。由太阳风与地球磁场相互作用产生的北极光(auroraborealis),在当时能够在距现今的纽约市相当的纬度位置内观察到。
 
苏格兰圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews)天文学家莫伊拉·贾丁(Moira Jardine)表示,这项研究“能够用于指导我们寻找其它有生命的行星。”天文学家以后可能将更多地关注从那些更年长的、不太活跃的星体,或者寻找那些具有自己磁场的行星。迄今为止,尽管人们还没有找到具有磁场的太阳系外行星(extrasolar planet),贾丁和塔都诺仍然持很乐观,塔都诺说:“磁场正是是我们需要考虑的另外一个参数。”(来源:搜狐科学 尚力)
 
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