Vedci poukazujú na možnú súvislosť medzi magnetickým poľom Zeme, kyslíkom v atmosfére a vznikom života.
Vizualizácia magnetického poľa okolo Zeme. Zdroj: iStockphoto.com
Zdá sa, že magnetické pole Zeme koreluje s podmienkami, ktoré poháňali vznik komplexného života na Zemi. Toto zistenie by mohlo pomôcť pri pátraní po živote na vzdialených exoplanétach.
Štúdium geologických záznamov zahŕňajúcich obdobie spred pol miliardy rokov odhalilo, že intenzita magnetického poľa Zeme rastie a klesá spolu s množstvom kyslíka v atmosfére.
Vedci teraz pátrajú po príčine týchto súvzťažných javov. Vysvetlenie by mohlo pomôcť odhaliť zásadné okolnosti, ktoré mali vplyv na vývoj života na Zemi a pomôcť astronómom nájsť najvhodnejšie miesta potenciálneho života na iných planétach.
Čo robí našu planétu obývateľnou
Zatiaľ nie je jasné, či magnetizmus Zeme zohráva priamu úlohu pri udržiavaní vysokej hladiny kyslíka potrebného pre život na Zemi alebo či má na to vplyv tretí faktor, ktorý sa zatiaľ nepodarilo identifikovať.
„Nemáme pre to naozaj dobré vysvetlenie,“ uviedol Benjamin Mills, biogeochemik z Univerzity v Leedse v Spojenom kráľovstve a spoluautor štúdie publikovanej v Science Advances. Štúdia však naznačuje „niektoré potenciálne príčiny, ktoré sú prekvapujúce a potenciálne testovateľné“, uviedla Aubrey Zerklová, biogeochemička na Univerzite v St. Andrews v Spojenom kráľovstve.
Zistenie, ako by mohlo hlboké vnútro Zeme ovplyvniť vývoj atmosféry, je „rozhodujúce pre pochopenie toho, čo robí našu planétu obývateľnou“, vyslovil Richard Bono, geofyzik z Floridskej štátnej univerzity v Tallahassee, ktorý pomohol zostaviť dlhodobé záznamy geomagnetizmu.
Kyslík je hlavnou zložkou zemskej kôry a plášťa. Molekulárny kyslík sa však začal pomaly hromadiť v atmosfére až po tom, čo sa začali vyvíjať organizmy, ktoré produkujú kyslík prostredníctvom fotosyntézy, približne pred 2,5 miliardy rokov. Až v období zahŕňajúcom približne posledných 540 miliónov rokov dosiahol koncentrácie, ktoré umožňujú väčšine živočíchov dýchať.
Geologické stopy
Neexistuje žiadny priamy spôsob, ako zmerať zloženie atmosféry v dávnej minulosti. Geochemici však dokážu zistiť hladinu kyslíka od počiatkov kambria, ktoré sa začalo približne pred 540 miliónmi rokov, pomocou nepriamych ukazovateľov. Ako príklad Mills uvádza súvislosť medzi koncentráciou kyslíka a tým, ako ľahko dokážu vzplanúť a trvať lesné požiare. Frekvencia veľkých lesných požiarov sa dá okrem iného zistiť skúmaním dávnych nánosov drevného uhlia.
Rekonštruovať, ako sa sila a smer geomagnetického poľa menili počas ešte dlhších úsekov histórie Zeme, dokážu geofyzici aj vďaka štúdiu hornín, ktoré sa formovali pri dávnych sopečných erupciách. Na magnetické kryštály, ktoré sa tvoria v tuhnúcej láve, totiž pôsobí magnetické pole. Fungujú tak ako malé kompasy zmrazené v čase.
Aby Mills dokázal tieto dva dlhé záznamy hodnôt oboch ukazovateľov porovnať, spojil sa s geofyzikmi Weijia Kuangom a Ravim Kopparapuom z Goddardovho centra vesmírnych letov NASA v Greenbelte v Marylande a s exobiológom Joshuom Krissansenom-Tottonom z Washingtonskej univerzity v Seattli. Autori zistili silnú koreláciu. Hladina kyslíka aj intenzita geomagnetického žiarenia sa za posledných milión rokov zvýšili, pričom niektoré z veľkých nárastov alebo poklesov oboch ukazovateľov sa vyskytli v rovnakých geologických obdobiach.
Slnečný vietor v strete s magnetickým poľom Zeme. Zdroj: iStockphoto.com
Možné vysvetlenie
Ako si vedci vysvetľujú túto súvislosť? Magnetické pole Zeme chráni vrchnú vrstvu atmosféry. Odkláňa slnečný vietor, prúd elektricky nabitých častíc zo Slnka, ktorý by inak spôsobil pomalé unikanie kyslíka a ďalších plynov do vesmíru.
Tím však vypočítal, že dramatické oslabenie magnetického poľa by spôsobilo malú stratu kyslíka v porovnaní s množstvom kyslíka, ktoré vygeneruje fotosyntéza, alebo v porovnaní s objemom, ktorý spotrebujú iné organizmy a iné geologické cykly, pri ktorých sa prvky vymieňajú medzi atmosférou, zemskou kôrou a plášťom.
Pozrite si
„Nemyslíme si nevyhnutne, že magnetické pole priamo ovplyvňuje kolobeh, môže však byť výsledkom rovnakých procesov,“ povedal Mills. Počas stoviek miliónov rokov sa vplyvom tektonických pohybov opakovane utvárali a zanikali superkontinenty. Uvoľňovalo sa obrovské množstvo živín, ktoré následne podnietili masívne rozšírenie rias produkujúcich kyslík v zemských oceánoch. Tektoniku poháňa pomalé prúdenie zemského plášťa, oblasť medzi zemskou kôrou a jadrom. Toto prúdenie môže ovplyvniť aj tekuté vonkajšie jadro, kde sa vytvára geomagnetické pole,“ uviedol Kuang.
„Ak okolnosti ako rýchlosť šírenia oceánskej kôry ovplyvňujú magnetické pole, tektonický cyklus by mohol byť hnacou silou okysličovania, ale aj magnetického poľa,“ vysvetlil Mills.
Sanja Panovská, geofyzička z Helmholtzovho centra pre geovedy v nemeckom Postupime, si myslí, že štúdia je presvedčivá, ale prináša viac otázok než odpovedí. Autori podľa nej spomínajú veľa hypotéz, ktoré však neoverili v testoch.
Napriek tomu by tento objav mohol prispieť k dlhoročnej diskusii o tom, či je silné magnetické pole nevyhnutné pre vývoj zložitého života na planéte. „Pozorovanie exoplanét je veľmi nákladné a musíte si vybrať, ktoré budete pozorovať,“ ukončil Mills. Ďalší výskum by mohol poskytnúť informácie o tom, na ktoré miesta sa oplatí zamerať.
Zdroj: Nature
(zh)
