میدان مغناطیسی زمین چه تغییراتی داشته است؟

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،مطالعه‌ای از ناسا نشان می‌دهد هسته مذاب زمین و حرکت قاره‌ها چگونه به‌طور پنهانی شرایط را برای حیات پیچیده مهیا می‌کنند.

به گزارش science tech daily دانشمندان ناسا به الگوی ریتمیک و شگفت‌انگیزی پی برده‌اند که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی زمین و سطح اکسیژن جو در طول ۵۴۰ میلیون سال گذشته، نوساناتی هماهنگ داشته‌اند. این کشف که از سوی پژوهشگران مرکز فضایی گودارد ناسا انجام شده، احتمالاً پیوندی عمیق میان فرآیند‌های درونی زمین و زیست‌پذیری سطح آن را آشکار می‌کند.

پیوند مغناطیس و اکسیژن در زمین

تحلیل‌های جدید نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین و میزان اکسیژن جو در دوره‌ای به‌طول بیش از نیم میلیارد سال، الگو‌های صعود و نزول مشابهی را دنبال کرده‌اند. این میدان مغناطیسی توسط جریان فلزات مذاب در هسته بیرونی زمین تولید می‌شود و همانند یک آهنربای عظیم، لایه‌ای محافظتی پیرامون سیاره ایجاد می‌کند.

با این حال، این جریان مذاب همواره یکنواخت نیست و با تغییر آن، قدرت میدان مغناطیسی نیز تغییر می‌کند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که میدان مغناطیسی نقش کلیدی در محافظت از جو زمین در برابر ذرات پرانرژی خورشیدی دارد که در صورت نبود آن، می‌توانستند جو را به‌مرور از بین ببرند.

تیم تحقیقاتی ناسا، به‌جای تمرکز بر تأثیر مستقیم مغناطیس بر اکسیژن، این پرسش بنیادین را مطرح کرد: آیا تغییرات میدان مغناطیسی زمین و سطح اکسیژن جو در طول زمان همزمان و هم‌راستا بوده‌اند؟ پاسخ، آری است؛ و این هم‌راستایی تا زمان ظهور نخستین اشکال حیات پیچیده روی زمین بازمی‌گردد.

مطالعه سنگ‌ها برای رمزگشایی از گذشته مغناطیسی زمین

تاریخچه میدان مغناطیسی زمین در درون کانی‌هایی ثبت شده که خاصیت مغناطیسی دارند. این کانی‌ها زمانی که ماگمای داغ در مرز بین صفحات تکتونیکی بالا می‌آید و سرد می‌شود، میدان مغناطیسی محیط را ثبت می‌کنند و اگر دوباره حرارت نبینند، این اطلاعات را حفظ خواهند کرد.

از سوی دیگر، سطح اکسیژن جو در زمان‌های گذشته از طریق ترکیبات شیمیایی موجود در سنگ‌ها و کانی‌های باستانی قابل برآورد است. چرا که این ترکیبات، بسته به میزان اکسیژنی که در زمان تشکیل‌شان در دسترس بوده، تغییر می‌کنند. دانشمندان داده‌هایی گسترده و هم‌زمان درباره میدان مغناطیسی زمین و سطح اکسیژن گردآوری کرده‌اند، اما تاکنون مقایسه‌ای جامع میان این دو صورت نگرفته بود.

به گفتهٔ وی‌جیا کوانگ، ژئوفیزیک‌دان مرکز گودارد و نویسنده همکار این مطالعه: «این دو مجموعه داده شباهت‌های بسیار زیادی دارند. زمین تنها سیاره‌ای است که می‌دانیم از حیات پیچیده پشتیبانی می‌کند. همبستگی‌هایی که یافتیم، می‌تواند به درک چگونگی تکامل حیات و ارتباط آن با فرآیند‌های درونی سیاره کمک کند.»

کوآن و همکارانش با تحلیل این دو پایگاه داده دریافتند که میدان مغناطیسی سیاره، از زمان انفجار کامبرین (زمانی که حیات پیچیده برای نخستین بار روی زمین پدیدار شد) تا امروز، الگو‌هایی مشابه با تغییرات سطح اکسیژن داشته است.

نقش حرکت قاره‌ها و شیمی زمین در این چرخه

بنجامین میلز، زیست‌ژئوشیمیدان دانشگاه لیدز و از دیگر نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «این همبستگی این احتمال را مطرح می‌کند که قدرت میدان مغناطیسی و سطح اکسیژن جو، هر دو به یک فرآیند بنیادی مشترک، مانند حرکت قاره‌های زمین، واکنش نشان می‌دهند.»

پژوهشگران قصد دارند داده‌های تاریخی طولانی‌تری را بررسی کنند تا مشخص شود آیا این همبستگی به دوره‌های زمانی قدیمی‌تری نیز تعمیم می‌یابد یا خیر. همچنین، آنها برنامه دارند تا به مطالعه فراوانی تاریخی سایر عناصر حیاتی مانند نیتروژن بپردازند تا دریابند آیا این عناصر نیز الگو‌های مشابهی را نشان می‌دهند.

به گفتهٔ راوی کوپاراپو از تیم پژوهش، اگرچه یافته‌ها نویدبخش هستند، اما برای کشف علل دقیق پیوند بین ساختار درونی زمین و زیست‌پذیری سطح آن، تحقیقات بیشتری لازم است: «کار‌های بیشتری باید انجام شود تا این ارتباط را دقیق‌تر درک کنیم.»