موجودات پیچیده و عجیب روی زمین در ۵۰۰ میلیون سال پیش

میدان مغناطیسی زمین نقشی کلیدی در قابل سکونت کردن سیاره‌مان داشته است. حباب محافظ بر روی اتمسفر از سیاره مان در برابر تشعشعات خورشیدی، بادها، پرتو‌های کیهانی و نوسانات وحشی دمایی محافظت می‌کند. با این وجود، نتیجه تحقیقی تازه انجام شده نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین تقریبا ۵۹۱ میلیون سال پیش سقوط کرده و این تغییر به طور متناقضی ممکن است نقشی اساسی در شکوفایی حیات پیچیده ایفا کرده باشد.

به نقل از شبکه خبری سی ان ان، "جان تاردونو" استاد ژئوفیزیک در دانشگاه روچستر در نیویورک می‌گوید:"به طور کلی آن میدان (مغناطیسی) نقش محافظتی دارد. اگر در اوایل تاریخ زمین میدانی (مغناطیسی) نداشتیم آب توسط باد خورشیدی (جریان ذرات پرانرژی که از خورشید به سمت زمین می‌آیند) از سیاره‌مان جدا می‌شد. با این وجود، در دوره زمین شناسی ادیاکاران ما دوره‌ای شگفت انگیز در توسعه اعماق زمین داشتیم. فرآیند‌های ایجاد میدان مغناطیسی پس از میلیارد‌ها سال به قدری ناکارآمد شدند که میدان (مغناطیسی) تقریبا به طور کامل فرو ریخت".

نتایج این ارزیابی نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین که توسط حرکت آهن مذاب در هسته بیرونی زمین ایجاد می‌شود برای مدت دست کم ۲۶ میلیون سال به طور قابل توجهی ضعیف‌تر از قدرت فعلی آن بوده است. کشف تضعیف مداوم میدان مغناطیسی زمین به حل یک معمای زمین شناسی پایدار در مورد زمانی که هسته جامد درونی زمین شکل گرفت کمک می‌کند.

این چارچوب زمانی با دوره‌ای به نام ادیاکاران مطابقت دارد؛ دوره‌ای که در آن با افزایش درصد اکسیژن در جو و اقیانوس، اولین حیوانات پیچیده در بستر دریا ظاهر شدند. این حیوانات عجیب و غریب به سختی به موجودات امروزین شباهت داشتند. پیش از آن دوره حیات تا حد زیادی تک سلولی و میکروسکوپی بود. محققان بر این باور هستند که یک یک میدان مغناطیسی ضعیف ممکن است منجر به افزایش اکسیژن در اتمسفر شده باشد و به حیات اولیه اجازه تکامل داده باشد.

کشف نزدیک به فروپاشی میدان مغناطیسی

شدت میدان مغناطیسی زمین در طول زمان در نوسان بوده است و کریستال‌های حفظ شده در سنگ حاوی ذرات مغناطیسی ریز هستند که شدت میدان مغناطیسی زمین را نشان می‌دهند. اولین شواهد مبنی بر ضعیف شدن میدان مغناطیسی زمین در دوره زمانی ذکر شده از مطالعه سنگ‌های ۵۶۵ میلیون ساله در کبک در کانادا به دست آمد که نشان می‌داد میدان مغناطیسی در آن نقطه ۱۰ برابر ضعیف‌تر از امروز بوده است.

تازه‌ترین مطالعه صورت گرفته در این باره شواهد زمین شناسی بیش تری را گردآوری کرده که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی به طور چشمگیری ضعیف شده بود. اطلاعات موجود در سنگ ۵۹۱ میلیون ساله از نقطه‌ای در جنوب برزیل نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی ۳۰ برابر ضعیف‌تر از امروز بوده است.

البته میدان مغناطیسی همواره این گونه ضعیف نبوده است. یک تیم تحقیقاتی سنگ‌های مشابه آفریقای جنوبی را که قدمت آن‌ها به بیش از ۲ میلیارد سال قبل می‌رسد را مورد بررسی قرار دادند و دریافتند در آن مقطع زمانی میدان مغناطیسی زمین به اندازه امروز قوی بوده است. تاردونو توضیح می‌دهد برخلاف زمان فعلی در آن زمان درونی‌ترین قسمت زمین مایع و نه جامد بود که بر نحوه تولید میدان مغناطیسی تاثیرگذار بوده است.

او می‌افزاید: "در طول میلیارد‌ها سال کارآمدی این فرایند کاهش یافته و زمانی که به دوره ادیاکاران می‌رسیم میدان مغناطیسی در آخرین مراحل خود قرار دارد و تقریبا در حال فروپاشی بوده است. با این وجود، خوشبختانه برای ما به قدری سرد شد که هسته‌ای داخلی آن تقویت میدان مغناطیسی را آغاز کرد".

پیدایش اولین حیات پیچیده‌ای که در این زمان در امتداد بستر دریا موج می‌زد با افزایش سطح اکسیژن همراه بوده است. تاردونو می‌افزاید: "برخی از موجودات می‌توانند در سطوح پایین اکسیژن زنده بمانند مانند اسفنج‌ها و موجودات میکروسکوپی، اما موجودات بزرگتر با بدن پیچیده‌تر که حرکت می‌کنند به اکسیژن بیش تری نیاز دارند".

به طور سنتی افزایش اکسیژن در این زمان به ارگانیسم‌های فتوسنتزی مانند سیانو باکتری‌ها نسبت داده می‌شود که اکسیژن تولید می‌کنند و به آن اجازه می‌دهند در طول زمان به طور پیوسته در آب جمع شود. با این وجود، ارزیابی تازه صورت گرفته فرضیه جایگزین یا مکمل را مطرح کرده که افزایش از دست دادن هیدروژن در فضا در زمانی که میدان ژئومغناطیسی ضعیف بوده را شامل می‌شود.

مغناطیس سپهر یا مَگنِتوسفِر منطقه مغناطیسی پیرامون یک جرم فضایی از زمین در برابر باد خورشیدی محافظت به عمل می‌آورد بنابراین، جو را به زمین نگه می‌دارد. بنابراین، یک مگنتوسفر ضعیف‌تر بدان معناست که گاز‌های سبک‌تر مانند هیدروژن از جو زمین از بین می‌رود. تاردونو می‌گوید چنین فرایندی ممکن است در یک زمان انجام شود.

"پیتر دریسکول" دانشمند در موسسه علوم کارنگی در واشنگتن می‌گوید که با یافته‌های این مطالعه در مورد ضعف میدان مغناطیسی زمین موافق است، اما اثبات این ادعا که میدان مغناطیسی ضعیف می‌تواند بر اکسیژن اتمسفر و ارزیابی تکامل بیولوژیکی (زیست شناختی) تاثیر بگذارد کاری دشوار است. او می‌گوید: "ارزیابی صحت این ادعا برای من دشوار است، زیرا تاثیری که میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای که ممکن است بر اقلیم داشته باشند به خوبی درک نشده است". تاردونو، اما می‌گوید فرضیه او از استدلالی قوی برخوردار است، اما با توجه به این که اطلاعات کمی در مورد موجوداتی که در آن زمان زندگی می‌کردند وجود دارد اثبات یک رابطه سببی می‌تواند برای دهه‌ها کاری چالش برانگیز باشد.

رمز و راز هسته درونی

تجزیه و تحلیل زمین شناسی هم چنین جزئیاتی را در مورد داخلی‌ترین قسمت مرکز زمین نشان داد. تخمین‌ها در مورد زمانی که ممکن است هسته داخلی سیاره جامد شده باشد زمانی که آهن برای اولین بار در مرکز سیاره متبلور شد در بازه زمانی‌ای بین ۵۰۰ میلیون تا ۲.۵ میلیارد سال پیش متغیر بوده است.

تاردونو می‌گوید: "بازیابی قدرت میدان (مغناطیسی) پس از دوره ادیاکاران با رشد هسته داخلی احتمالا در جلوگیری از خشک شدن زمین غنی از آب مهم بوده است. در مورد موجودات عجیب و غریب دوره ادیاکاران تمام آن‌ها در دوره بعدی کامبرین ناپدید شده بوند زمانی که تنوع حیات به مرحله انفجار رسید و شاخه‌های درخت زندگی که امروزه آشنا هستند در مدت زمان نسبتا کوتاهی شکل گرفتند".