Более полумиллиарда лет назад магнитное поле Земли по неизвестной причине ослабело в десятки раз и оставалось таким десятки миллионов лет.
Международная группа ученых проанализировала образцы минералов из группы плагиоклазов, найденных в Бразилии, возрастом примерно 560-590 миллионов лет (перед кембрийским взрывом биоразнообразия). Сравнив их с аналогичными минералами других эпох, исследователи пришли к неожиданному выводу: в ту эпоху магнитное поле Земли было намного слабее, чем сегодня. Это, по мнению авторов работы, должно было серьезно повлиять на земную жизнь. Статья об этом опубликована в Communications Earth & Environment.
На современной Земле примерно половина всей радиации блокируется магнитным полем, а остальная половина поглощается атмосферой. Это не значит, что магнитное поле абсолютно необходимо для земной жизни или наличия плотной атмосферы: скажем, на Титане, спутнике Сатурна, атмосфера вчетверо плотнее земной и за счет этого радиация на поверхности куда слабее, чем на поверхности Земли. И все же, в условиях именно земной атмосферы, без магнитного поля уровень естественного радиационного фона на нашей планете был бы примерно вдвое выше.
В этот раз ученые сравнивали параметры магнетизации кристаллов плагиоклазов возрастом от 591 до 565 миллионов лет. Сравнив их с аналогичными минералами из других эпох, они пришли к выводу, что на протяжении этих 26 миллионов лет земное магнитное поле было в среднем в 30 раз слабее, чем в наши дни. Исходя из этого они выдвинули достаточно экзотическую гипотезу: слабое магнитное поле могло привести к насыщению земной атмосферы кислородом, что способствовало образованию крупных многоклеточных животных эдиакарской фауны.
Конкретный механизм такого насыщения, по их мнению, сравнительно прост: водяной пар, присутствующий в атмосфере Земли, при ослабленном магнитном поле будет эффективнее расщепляться на кислород и водород. Первый легко улетучивается в космос, второй же, по мысли авторов, оставался на планете, заметно поднимая концентрацию кислорода здесь.
Ученые видят подтверждение своей гипотезы резкий скачок в количестве крупных многоклеточных в палеонтологической летописи между 575 и 565 миллионами лет. Как отметили исследователи, хотя мелкие аэробные организмы могут существовать даже при концентрации кислорода в сотню-другую раз ниже, чем сегодня, крупные многоклеточные в таких условиях будут серьезно страдать от дефицита кислорода. Особенно значительного из-за водного характера тогдашней жизни и того факта, что растворимость газов в воде той довольно теплой эпохи должна была быть ниже, чем сегодня.
Сам факт обнаружения резкого падения силы магнитного поля Земли на целых 26 миллионов лет весьма значим. До сих пор у науки вообще не было понимания того, что у планет может быть столь длительное обратимое ослабление магнитного поля. Пока неясны теоретические механизмы, способные объяснить это событие. Если бы что-то подобное наблюдалось в наши дни, северные сияния систематически происходили даже на экваторе.
Но вот предположение о влиянии падения силы магнитного поля на первый взрыв биоразнообразия в истории Земли вызывают некоторые вопросы. Почему это случилось лишь около 575 миллионов лет назад, а не сразу после падения магнитного поля 591 миллион лет назад? Чего ждала биосфера 16 миллионов лет?
Неясно и то, каким образом расщепление водяного пара в стратосфере могло серьезно поднять концентрацию кислорода у поверхности Земли. Дело в том, что в норме стратосфера на нашей планете очень сухая: там очень мало водяного пара. Возможно, поэтому авторы не привели расчетов о том, какое количество кислорода могло образоваться за 26 миллионов лет слабого магнитного поля по преложенному ими механизму. Без таких расчетов гипотеза остается лишенной определенных количественных оснований.
В то же время нельзя исключать, что падение силы магнитного поля в 30 раз все же повлияло на биосферу. Теоретически это повышало уровень природного радиационного фона почти вдвое. Не исключено, что скорость мутаций или образования новых видов в подобных условиях существенно возросла. Но, чтобы понять насколько именно, нужны дополнительные исследования.