A kutatások arra utalnak, hogy a Föld mélyén zajló folyamatok befolyásolhatják a bolygó felszínén lévő életet.
A Föld az egyetlen olyan ismert bolygó, amelyen élet létezik, és a legkorábbi egyértelmű bizonyíték erre mikroorganizmusok formájában 3,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, de lehet, hogy még ennél is sokkal régebben. De hogyan tudta a Föld megőrizni élőhelyét a geológiai időskálán végbement számos szélsőséges belső geológiai esemény és külső űrbeli vihar ellenére? Ez az egyik alapvető tudományos kérdés, amit az élet evolúciójának megértése és a lakható világok keresése kapcsán feltesznek a tudósok.
A válaszok keresése során a közelmúltban arra a kérdésre is figyelmet fordítottak, hogy a Föld erős belső mágneses mezője (a továbbiakban geomágneses mező) szükséges feltétele-e a földi létnek, mivel a geomágneses mező a Föld története során szinte mindig jelen volt, amint azt a Földön található élet korával összehasonlítható paleomágneses adatok is igazolják.
Az űridőjárás elemzése azt mutatja, hogy a geomágneses mező megakadályozhatja vagy csökkentheti a Föld légkörének elszivárgását és erózióját. Azonban ellentétes eredmények is előfordulhatnak, a mező tulajdonságaitól és a naptevékenységtől függően. Ettől függetlenül a geomágneses mező Föld felszíni környezetére gyakorolt lehetséges hatásait továbbra is intenzíven vizsgálják, a Földön lévő élet megértése és a lakható világok keresése céljából.
A mágneses mező a lelke mindennek?
Sok tudós szerint a mágneses mező elengedhetetlenül fontos a légkör védelmében a Napból érkező részecskék eróziós hatásaival szemben. A Science Advances folyóiratban megjelent tanulmány szerzői azonban rámutatnak, hogy a mágneses mezők légkörmegőrző szerepe még aktív kutatás tárgyát képezi. Mielőtt a mágneses mezők és az oxigénszint közötti ok-okozati összefüggés bonyolultságával foglalkoztak volna, a tanulmány szerzői megvizsgálták, hogy a Föld mágneses mezője és légköre olyan ingadozásokat mutat-e, amelyek kapcsolatot jeleznek.
A Föld mágneses terének története mágneses ásványokban van rögzítve. Amikor a tektonikus lemezek közötti résekben a magmával együtt felemelkedő forró ásványok lehűlnek, rögzíthetik a környező mágneses teret. Az ásványok addig őrzik a mágneses tér adatait, amíg nem hevülnek fel túlzottan. A tudósok az ősi kőzetekből és ásványokból következtethetnek a történelmi oxigénszintre, mivel azok kémiai összetétele attól függ, hogy kialakulásukkor mennyi oxigén volt jelen. A Föld mágneses terére és oxigénszintjére vonatkozó adatok hasonló tartományokban találhatók a számtalan geofizikus és geokémikus által összeállított adatbázisokban. Az új tanulmány szerzői szerint eddig még egyetlen tudós sem végzett részletes összehasonlítást a feljegyzések között.
„Ez a két adatsor nagyon hasonló” – mondta Weijia Kuang, a tanulmány társszerzője, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának geofizikusa Greenbeltben, Marylandben. „A Föld az egyetlen ismert bolygó, amely komplex életet táplál. Az általunk talált összefüggések segíthetnek megérteni, hogyan alakul ki az élet, és hogyan kapcsolódik a bolygó belső folyamataihoz.”
Amikor Kuang és kollégái elemezték a két különálló adatsort, azt találták, hogy a bolygó mágneses mezője közel 500 millió éve, a kambriumi robbanás óta, amikor a komplex élet megjelent a Földön, hasonló emelkedési és csökkenési mintázatot követ, mint a légkörben található oxigén.
„Ez az összefüggés felveti annak a lehetőségét, hogy mind a mágneses tér erőssége, mind a légköri oxigénszint egyetlen alapvető folyamatra reagál, például a Föld kontinenseinek mozgására” – mondta a tanulmány társszerzője, Benjamin Mills, a Leeds-i Egyetem biogeokémikusa.
a Föld légkörének oxigéntartalmát (O₂) – ez a kék színnel van jelölve,
valamint a Föld mágneses mezejének erejét (pontosabban: a geomágneses dipólmomentumot – VGADM), amit piros szín mutat.
A folytonos vonalak azt mutatják, hogy ezeknek az értékeknek mekkora volt az átlagos szintje, míg a színes sávok körülöttük azt jelzik, mekkora volt a bizonytalanság az adatokban – vagyis mennyire lehetünk biztosak abban, hogy pontosan ennyit mértek.
A szaggatott vonalak pedig azt mutatják meg, hogyan változtak ezek az értékek hosszú távon – például nőtt vagy csökkent az oxigénszint vagy a mágneses tér ereje.
A második ábrán azt vizsgálták meg, milyen szabályos ismétlődő mintázatok (pl. ciklusok, ingadozások) vannak az oxigén- és mágneses adatokban, ha kivonjuk belőlük a hosszú távú trendeket. Ezt úgy hívják: spektrum-elemzés.
Itt azt nézték meg, hogy ezek a változások milyen gyakorisággal jelentkeztek, és mennyire voltak erősek. A grafikon segít kiszűrni, hogy van-e valamilyen összefüggés az oxigénszint és a Föld mágneses terének ingadozásai között.
A kutatók hosszabb adatsorokat szeretnének vizsgálni, hogy kiderítsék, vajon ez az összefüggés még régebbre nyúlik-e vissza. Emellett azt is tervezik, hogy megvizsgálják más, az életünkhöz elengedhetetlenül szükséges vegyi anyagok, például a nitrogén történelmi előfordulásának gyakoriságát, hogy megállapítsák, vajon azok is alátámasztják-e ezeket a mintázatokat. A Föld mélyének belseje és a felszíni élet közötti konkrét összefüggésekkel kapcsolatban Kopparapu így nyilatkozott: „Még sok munka vár ránk, hogy ezt kiderítsük.”
