สนามแม่เหล็กของโลก

แม้ว่าเรื่องราวต้นกำเนิดนี้จะน่าสนใจพอๆ กับที่ทีมที่นำโดย MIT ได้พบหลักฐานที่ตรงกันข้ามแล้ว ในบทความที่ตีพิมพ์ในScience Advancesทีมงานได้ตรวจสอบคริสตัลชนิดเดียวกันที่เรียกว่า เซอร์คอน ซึ่งขุดขึ้นมาจากหินก้อนเดียวกัน และได้ข้อสรุปว่า เซอร์คอนที่พวกเขาเก็บมานั้นไม่น่าเชื่อถือในฐานะเครื่องบันทึกสนามแม่เหล็กโบราณ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คณะลูกขุนยังคงตัดสินว่าสนามแม่เหล็กโลกมีมาก่อน 3.5 พันล้านปีก่อนหรือไม่ Caue Borlina นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก MIT กล่าวว่า "ไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กในช่วงก่อน 3.5 พันล้านปีก่อน และแม้ว่าจะมีสนามแม่เหล็กอยู่ก็ตาม การค้นหาหลักฐานของสนามแม่เหล็กใน Jack Hills zircons ก็จะเป็นเรื่องยากมาก" ภาควิชาวิทยาศาสตร์โลก บรรยากาศ และดาวเคราะห์ (EAPS) "มันเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญในแง่ที่เรารู้ว่าอะไรไม่ควรมองหาอีกต่อไป" Borlina เป็นผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์ ซึ่งรวมถึงศาสตราจารย์ EAPS Benjamin Weiss หัวหน้านักวิทยาศาสตร์การวิจัย Eduardo Lima และนักวิทยาศาสตร์การวิจัย Jahandar Ramezan จาก MIT พร้อมด้วยคนอื่นๆ จาก Cambridge University, Harvard University, University of California at Los Angeles, University of อลาบามา และมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน สนามปั่นป่วน คิดว่าสนามแม่เหล็กโลกมีบทบาทสำคัญในการทำให้ดาวเคราะห์น่าอยู่ สนามแม่เหล็กไม่เพียงแต่กำหนดทิศทางของเข็มทิศของเราเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นเกราะกำบัง เบี่ยงเบนลมสุริยะที่อาจกัดกินชั้นบรรยากาศ นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าทุกวันนี้สนามแม่เหล็กโลกได้รับพลังงานจากการแข็งตัวของแกนเหล็กเหลวของดาวเคราะห์ การเย็นตัวและการตกผลึกของแกนกลางทำให้เหล็กเหลวที่อยู่รอบๆ ปั่นป่วน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าอันทรงพลังที่สร้างสนามแม่เหล็กแผ่ขยายออกไปในอวกาศ สนามแม่เหล็กนี้เรียกว่าจีโอไดนาโม หลักฐานหลายบรรทัดแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กโลกมีอยู่อย่างน้อย 3.5 พันล้านปีก่อน อย่างไรก็ตาม เชื่อกันว่าแกนกลางของดาวเคราะห์เริ่มแข็งตัวเมื่อ 1 พันล้านปีก่อน ซึ่งหมายความว่าสนามแม่เหล็กต้องถูกขับเคลื่อนโดยกลไกอื่นก่อนหน้า 1 พันล้านปีก่อน การตรึงเวลาที่แน่นอนเมื่อสนามแม่เหล็กก่อตัวขึ้นสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบได้ว่าอะไรทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นจากจุดเริ่มต้น Borlina กล่าวว่าต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กโลกยังสามารถส่องสว่างถึงสภาวะแรกเริ่มที่สิ่งมีชีวิตแรกของโลกเกิดขึ้น "ในช่วงพันล้านปีแรกของโลก ระหว่าง 4.4 พันล้านถึง 3.5 พันล้านปี นั่นคือช่วงที่สิ่งมีชีวิตถือกำเนิดขึ้น" บอร์ลินากล่าว "การที่คุณมี สนามแม่เหล็ก ในช่วงเวลานั้นย่อมมีความหมายแตกต่างกันไปสำหรับสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นบนโลก นั่นคือแรงจูงใจในการทำงานของเรา" “ไว้ใจเพทายไม่ได้” นักวิทยาศาสตร์เคยใช้แร่ธาตุในหินโบราณเพื่อกำหนดทิศทางและความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกย้อนเวลากลับไป เมื่อหินก่อตัวและเย็นลง อิเล็กตรอนภายในเม็ดแต่ละเม็ดจะเปลี่ยนไปตามทิศทางของสนามแม่เหล็กโดยรอบ เมื่อหินเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งเรียกว่าอุณหภูมิคูรี การวางแนวของอิเล็กตรอนจะอยู่ในหิน นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุอายุของพวกมันและใช้แมกนีโตมิเตอร์มาตรฐานเพื่อวัดทิศทางของพวกมัน เพื่อประเมินความแรงและทิศทางของสนามแม่เหล็กโลก ณ เวลาที่กำหนด ตั้งแต่ปี 2544 ไวสส์และกลุ่มของเขาได้ศึกษาการดึงดูดของหิน Jack Hills และเม็ดเพทาย โดยมีเป้าหมายที่ท้าทายในการพิสูจน์ว่าสิ่งเหล่านั้นมีบันทึกโบราณของสนามแม่เหล็กโลกหรือไม่ Weiss กล่าวว่า "เซอร์คอน Jack Hills เป็นวัตถุแม่เหล็กที่อ่อนแอที่สุดชิ้นหนึ่งที่มีการศึกษาในประวัติศาสตร์ของแม่เหล็กโลกยุคก่อนประวัติศาสตร์" "ยิ่งไปกว่านั้น เพทายเหล่านี้ยังรวมถึงวัสดุของโลกที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จัก ซึ่งหมายความว่ามีเหตุการณ์ทางธรณีวิทยามากมายที่สามารถรีเซ็ตบันทึกแม่เหล็กของมันได้" ในปี พ.ศ. 2558 กลุ่มวิจัยที่แยกออกมาซึ่งเริ่มศึกษาเซอร์คอน Jack Hills แย้งว่าพวกเขาพบหลักฐานของวัสดุแม่เหล็กในเพทายซึ่งมีอายุ 4.2 พันล้านปี ซึ่งเป็นหลักฐานแรกที่แสดงว่าสนามแม่เหล็กโลกอาจมีอยู่ก่อนปี 3.5 พันล้านปีก่อน แต่ Borlina ตั้งข้อสังเกตว่าทีมงานไม่ได้ยืนยันว่าวัสดุแม่เหล็กที่พวกเขาตรวจพบนั้นก่อตัวขึ้นจริงในระหว่างหรือหลังคริสตัลเพทายที่ก่อตัวขึ้นเมื่อ 4.2 พันล้านปีก่อนหรือไม่ ซึ่งเป็นเป้าหมายที่เขาและทีมทำขึ้นในเอกสารฉบับใหม่ Borlina, Weiss และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้รวบรวมหินจาก Jack Hills ที่โผล่ขึ้นมา และจากตัวอย่างเหล่านั้น สกัดเม็ดเพทายได้ 3,754 เม็ด แต่ละเม็ดยาวประมาณ 150 ไมโครเมตร ซึ่งเท่ากับความกว้างของเส้นผมมนุษย์ โดยใช้เทคนิคการหาคู่แบบมาตรฐาน พวกเขากำหนดอายุของเพทายแต่ละเม็ด ซึ่งมีอายุตั้งแต่ 1 พันล้านถึง 4.2 พันล้านปี คริสตัลประมาณ 250 ชิ้นมีอายุมากกว่า 3.5 พันล้านปี ทีมงานได้แยกและถ่ายภาพตัวอย่างเหล่านั้น มองหาร่องรอยของรอยแตกหรือวัสดุทุติยภูมิ เช่น แร่ธาตุที่อาจสะสมอยู่บนหรือภายในผลึกหลังจากที่ก่อตัวขึ้นเต็มที่ และค้นหาหลักฐานว่าพวกมันได้รับความร้อนอย่างมีนัยสำคัญในช่วงสองสามพันล้านที่ผ่านมา หลายปีนับตั้งแต่พวกเขาก่อตัวขึ้น ในจำนวนนี้ 250 ชิ้น พวกเขาระบุเพทายเพียงสามชิ้นที่ค่อนข้างปราศจากสิ่งเจือปนดังกล่าว ดังนั้นจึงอาจมีบันทึกทางแม่เหล็กที่เหมาะสม จากนั้น ทีมงานได้ทำการทดลองโดยละเอียดเกี่ยวกับเพทายทั้งสามนี้เพื่อพิจารณาว่าอาจมีวัสดุแม่เหล็กชนิดใด ในที่สุดพวกเขาก็ระบุว่ามีแร่แม่เหล็กที่เรียกว่าแมกนีไทต์อยู่ในเซอร์คอนสองในสามตัว ทีมงานใช้แมกนีไทต์เพชรควอนตัมที่มีความละเอียดสูง เพื่อดูส่วนตัดขวางของเพทายทั้งสองอันเพื่อทำแผนที่ตำแหน่งของแมกนีไทต์ในคริสตัลแต่ละอัน พวกเขาค้นพบแมกนีไทต์ที่อยู่ตามรอยแตกหรือส่วนที่เสียหายภายในเพทาย Borlina กล่าวว่ารอยแตกดังกล่าวเป็นเส้นทางที่ยอมให้น้ำและองค์ประกอบอื่น ๆ เข้าไปในหินได้ รอยแตกดังกล่าวอาจทำให้แมกนีไทต์ทุติยภูมิตกลงสู่คริสตัลช้ากว่าตอนที่เพทายก่อตัวขึ้นมาก ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด Borlina กล่าวว่าหลักฐานนั้นชัดเจน: เซอร์คอนเหล่านี้ไม่สามารถใช้เป็นเครื่องบันทึกที่เชื่อถือได้สำหรับสนามแม่เหล็กโลก "นี่เป็นหลักฐานที่เราไม่สามารถเชื่อถือการวัดเพทายเหล่านี้สำหรับบันทึกสนามแม่เหล็กโลก" Borlina กล่าว "เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเมื่อ 3.5 พันล้านปีที่แล้ว เรายังไม่รู้ว่าสนามแม่เหล็กโลกเริ่มต้นเมื่อใด" แม้จะมีผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ ไวส์เน้นย้ำว่าการวิเคราะห์แม่เหล็กก่อนหน้านี้ของเซอร์คอนเหล่านี้ยังคงมีคุณค่าสูง "ทีมที่รายงานการศึกษาแม่เหล็กเพทายดั้งเดิมสมควรได้รับเครดิตอย่างมากในการพยายามจัดการกับปัญหาที่ท้าทายอย่างมหาศาลนี้" ไวส์กล่าว "ผลจากการทำงานทั้งหมดจากทั้งสองกลุ่ม ตอนนี้เราเข้าใจวิธีศึกษาอำนาจแม่เหล็กของวัสดุทางธรณีวิทยาโบราณได้ดีขึ้นมาก ตอนนี้เราสามารถเริ่มใช้ความรู้นี้กับธัญพืชแร่อื่น ๆ และธัญพืชจากวัตถุดาวเคราะห์ดวงอื่น"