Dlaczego Ziemia nie stała się jałową pustynią, jaką jest obecnie Mars?

Jądro Ziemi, które składa się głównie z ciekłego żelaza, wytwarza ochronne pole magnetyczne. Osłania nas ono przez szkodliwym wiatrem słonecznym, który "zmiótłby" całe życie z Błękitnej Planety.

O mały włos, Ziemia nie podzieliłaby losu Marsa i nie zamieniła się w pustynię bez życia i wody. Otóż około 565 milionów lat temu siła ziemskiego pola magnetycznego zmniejszyła się do 10 proc. jego dzisiejszej siły. Po tym zdarzeniu nastąpił "nagły" wzrost jego oddziaływania, które osiągnęło swoje maksimum tuż przed kambryjską eksplozją życia na naszej planecie.

Naukowcy z University of Rochester przeprowadzili badania naukowe i odkryli, że wzrost siły ziemskiego pola magnetycznego nastąpił w ciągu kilkudziesięciu milionów lat - w geologicznej skali czasu jest to całkiem szybko. Zbiegło się to z uformowaniem się stałego wewnętrznego jądra Ziemi. Może to sugerować, że właśnie to jest najbardziej prawdopodobną przyczyną całej sytuacji.

Nowe wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature Communications.

Najbardziej prawdopodobnym mechanizmem tworzącym pole magnetyczne jest teoria zaproponowana przez Edwarda Bullarda. Według niego ziemskie pole magnetyczne powstaje wskutek działania wirowych prądów elektrycznych płynących w płynnym jądrze naszej planety. Teoria nazywana jest także geodynamem. Takie podejście ma matematyczne uzasadnienie, które sprawdza się w modelu zwanym dynamem magnetohydrodynamicznym.

W obecnych czasach uważa się, że prądy konwekcyjne, które można znaleźć w płynnym jądrze Ziemi są siłą napędową geodynama. Prądy te dodatkowo wirują, co jest spowodowane efektem Coriolisa, który z kolei jest wywołany przez ruch obrotowy Ziemi. Wiry te wytwarzają prąd elektryczny, który dalej tworzy pole magnetyczne.

Naukowcy są w stanie badać dawne ziemskie pole magnetyczne na podstawie skał, w których znajdują się ziarna minerałów magnetycznych. W czasie ochładzania się magmy ustawiają się one w kierunku przepływu pola magnetycznego.

Badacze wykorzystali w swoich analizach m.in. nadprzewodzący magnetometr interferencji kwantowej (SQUID), który posłużył do badań drobnych igieł magnetycznych. Jak mówi prof. Tarduno, są one "doskonałymi rejestratorami magnetycznymi". Dzięki temu udało się ustalić dwie nowe istotne daty w ziemskim paleomagnetyzmie.

Pierwsza data: 550 mln lat temu, wówczas pole magnetyczne zaczęło się gwałtownie regenerować po prawie całkowitym zaniku 15 mln lat wcześniej. Odnowienie jest przypisywane tworzeniu się stałego rdzenia wewnętrznego w jądrze Ziemi, który "naładował" płynny rdzeń zewnętrzny.

Druga data: 450 mln lat temu. Był to okres, w którym zaczęła się zmieniać struktura wewnętrznego jądra. Powstała wtedy wyraźna granica między wewnętrznym a zewnętrznym jądrem.

Jak mówi prof. Tarduno: "Ponieważ dokładniej ograniczyliśmy wiek wewnętrznego rdzenia, mogliśmy zbadać fakt, że dzisiejszy wewnętrzny rdzeń składa się z dwóch części. Ruchy tektoniczne płyt na powierzchni Ziemi pośrednio wpłynęły na wewnętrzny rdzeń, a historia tych ruchów jest odciśnięta głęboko w strukturze jądra wewnętrznego."

Dzięki powyższym badaniom naukowcy będą w stanie zrozumieć, co działo się we wnętrzu Marsa wiele milionów lat temu. Mars posiadał kiedyś własne pole magnetyczne, które rozproszyło się, pozostawiając planetę na pastwę wiatru słonecznego, który doprowadził do powstania Czerwonej Planety. Zapadnięcie się marsjańskiego pola magnetycznego miało miejsce najprawdopodobniej około 4 mld lat temu, gdy doszło do ustania konwekcji we wnętrzu planety.