Магнітне поле Землі ледь не зруйнувалося близько 590 мільйонів років тому, що, ймовірно, поставило життя на поверхні планети під загрозу зростання космічної радіації.
Згідно з новими дослідженнями, тимчасове ослаблення магнітного захисту могло бути нічим іншим, як біологічною катастрофою. Насправді, воно могло підвищити рівень кисню, створивши сприятливі умови для розквіту раннього життя.
“Магнітне поле Землі перебувало у вкрай незвичному стані, коли макроскопічні тварини фауни Ediacara урізноманітнювалися і процвітали”, – пишуть у своїй новій статті Вентао Хуанг (Wentao Huang) з Університету Рочестера та його колеги.
У 2019 році вчені, які вивчали магнітні сигнатури в гірських породах з Канади, повідомили, що ці зразки вказують на те, що магнітне поле Землі ослабло до найнижчого відомого рівня близько 565 мільйонів років тому, під час Едіакарського періоду, коли формувалося багатоклітинне життя.
Однак довгий час вважалося, що зникаюче мале магнітне поле може бути шкідливим для життя, що зароджується, оскільки магнітне поле Землі захищає життя від сонячного вітру.
Однак не всі погоджувалися з цим катастрофічним поглядом. Ще в 1965 році планетолог Карл Саган стверджував, що атмосфера та океани Землі могли слугувати захисною ковдрою для ранніх форм життя, навіть якщо магнітне поле планети ослабне. Це було підтверджено моделюванням у 2019 році.
Але будь-який зв’язок між одночасним ослабленням магнітного поля, бумом едіакарського життя і підвищенням рівня кисню залишається, як висловилися Хуанг і його колеги, “спокусливим, але неясним”. Канадські результати можуть бути винятком.
Тож Хуанг та його колеги пішли копати. Вони відкопали магматичні породи з Південної Африки, які утворилися мільярди років тому, і вивчили кристали в них та інших породах віком 591 мільйон років, раніше відібраних з Бразилії. Ці кристали містять крихітні магнітні мінерали, які зберігають інтенсивність магнітного поля Землі, коли вони формуються.
Трохи більше 2 мільярдів років тому, в середині палеопротерозойського періоду, магнітне поле Землі було сильним. Приблизно через 1,5 мільярда років воно впало до свого найнижчого рівня – приблизно в 30 разів слабкіше, ніж сьогодні, виявили дослідники.
Поєднавши свої результати з результатами канадського дослідження 2019 року, Хуан та його колеги дійшли висновку, що це слабке магнітне поле (назване наднизькою усередненою за часом інтенсивністю поля, або UL-TAFI) тривало щонайменше 26 мільйонів років, від 591 до 565 мільйонів років тому.
За збігом обставин, цей інтервал збігається зі сплеском рівня кисню в атмосфері та океані близько 575-565 мільйонів років тому, під час пізнього Едіакара, коли також стався вибух біорізноманіття.
“Нові дані, що підтверджують і розширюють UL-TAFI, посилюють потенційний зв’язок з едіакарською еволюцією макроскопічних тварин”, – пишуть Хуанг і його колеги.
Але залишалося питання, як надслабке магнітне поле могло призвести до підвищення рівня кисню. Моделюючи еволюцію сонячного вітру, Хуанг з колегами припускають, що ослаблене магнітне поле могло дозволити більшій кількості іонів водню вийти з атмосфери Землі в космос, що могло призвести до підвищення рівня кисню в морях і небі, що, в свою чергу, сприяло диверсифікації едіакарського життя.
Вибір часу наприкінці Едіакара, близько 540 мільйонів років тому, дивує – зазвичай саме Кембрійський вибух вважається еволюційним сплеском, який дав початок складному життю, що перетворилося на тварин і комах, яких ми бачимо сьогодні.
Едіакарський період, навпаки, відомий своїми слизькими, хлюпаючими істотами, схожими на первісних губок, слимаків і морських анемонів. Це був період великих еволюційних експериментів, що призвели до багатьох глухих кутів і ознаменувалися різким зниженням біорізноманіття, перш ніж життя відродилося в Кембрії.
Нещодавні дослідження припускають, що перші складні екосистеми могли сформуватися саме в Едіакарі, а дослідження 2022 року описує все більш складні структури спільнот у скам’янілостях пізнього Едіакара.
Але життя потребує кисню, щоб ставати більшим і складнішим. Мікроскопічні морські тварини та губки можуть виживати в океанах з низьким вмістом кисню, але більші, рухливі тварини зі складною будовою тіла потребують більше кисню для забезпечення метаболічних потреб.
“Складна тваринна екосистема з довгими харчовими ланцюгами і хижаками потребує ще більшої кількості кисню, на що вказує виключення таких складних екосистем із сучасної зони кисневого мінімуму”, – пояснюють Хуанг і його колеги.
Схоже, що едіакарське життя скористалося моментом, коли магнітне поле Землі ослабло, навіть якщо багатьом з цих істот судилося зайти в еволюційний глухий кут.
