Жизнь на Земле расцвела в тот момент, когда ее магнитное поле было почти разрушено

Согласно новым исследованиям, временное ослабление магнитной защиты могло повысить уровень кислорода могло повысить уровень кислорода, создав благоприятные условия для расцвета ранней жизни. "Магнитное поле Земли находилось в крайне необычном состоянии, когда макроскопические животные фауны Ediacara разнообразились и процветали", – пишут в своей новой статье Вентао Хуанг из Университета Рочестера и его коллеги.

Смотрите также Капризная космическая погода: как солнечные бури влияют на жизнь планеты и что делать человечеству

Взрыв жизни

В 2019 году ученые, которые изучали магнитные сигнатуры в горных породах из Канады, сообщили, что эти образцы указывают на то, что магнитное поле Земли ослабло до самого низкого известного уровня около 565 миллионов лет назад, во время Эдиакарского периода, когда формировалась многоклеточная жизнь.

Долгое время считалось, что исчезающее малое магнитное поле должно было бы быть вредным для зарождающейся жизни, поскольку оно защищает от солнечного ветра. Однако не все соглашались с этим катастрофическим взглядом. Еще в 1965 году планетолог Карл Саган утверждал, что атмосфера и океаны Земли могли служить защитным щитом для ранних форм жизни, даже если магнитное поле планеты слабое. Это было подтверждено моделированием в 2019 году.

Но любая связь между совпадением ослабления магнитного поля, бумом эдиакарской жизни и повышением уровня кислорода остается, как выразились Хуанг и его коллеги, "соблазнительным, но неясным".

Поэтому ученые начали искать. Они откопали магматические породы из Южной Африки, которые образовались миллиарды лет назад, и изучили кристаллы в них и других породах возрастом 591 миллион лет, ранее отобранных из Бразилии. Эти кристаллы содержат крошечные магнитные минералы, которые хранят в себе отпечаток магнитного поля Земли, каким оно было на момент формирования этих кристаллов.

Чуть более 2 миллиардов лет назад, в середине палеопротерозойского периода, магнитное поле Земли было сильным. Примерно через 1,5 миллиарда лет оно упало до своего самого низкого уровня — примерно в 30 раз слабее, чем сегодня.

Соединив свои результаты с результатами канадского исследования 2019 года, Вентао Хуанг и его коллеги пришли к выводу, что это слабое магнитное поле (названное сверхнизкой усредненной по времени интенсивностью поля, или UL-TAFI) продолжалось по меньшей мере 26 миллионов лет, от 591 до 565 миллионов лет назад.

По стечению обстоятельств, этот интервал совпадает со всплеском уровня кислорода в атмосфере и океане примерно 575-565 миллионов лет назад, во время позднего Эдиакара, когда также произошел взрыв биоразнообразия.

Какая связь?

Но оставался вопрос, как сверхслабое магнитное поле могло привести к повышению уровня кислорода. Моделируя эволюцию солнечного ветра, Хуанг с коллегами предполагают, что ослабленное магнитное поле могло позволить большему количеству ионов водорода "убежать" из атмосферы Земли в космос, что могло привести к повышению уровня кислорода в морях и небе, что в свою очередь способствовало буму эдиакарской жизни.

Говоря о подобных всплесках, мы обычно вспоминаем Кембрийский взрыв жизни, который считается самым большим эволюционным всплеском, давшим начало сложной жизни, которая превратилась в животных и насекомых, которых мы видим сегодня. Но и Эдиакарский период может тоже удивить. Он известен своими скользкими существами, похожими на первобытных губок, слизней и морских анемонов. Это был период больших эволюционных экспериментов, приведших ко многим тупикам, и отличился резким снижением биоразнообразия, прежде чем жизнь возродилась в Кембрии.

Недавние исследования предполагают, что первые сложные экосистемы могли сформироваться именно в Эдиакаре, а исследование 2022 года описывает все более сложные структуры сообществ в окаменелостях позднего Эдиакара. Жизнь нуждается в кислороде, чтобы становиться больше и сложнее. Микроскопические морские животные и губки могут выживать в океанах с низким содержанием кислорода, но более крупным, подвижным животным со сложным строением тела нужно больше кислорода для поддержания метаболизма.

Сложная животная экосистема с длинными пищевыми цепями и хищниками требует еще большего количества кислорода, на что указывает исключение таких сложных экосистем из современной зоны кислородного минимума,
– объясняет Хуанг.

Похоже, что эдиакарская жизнь воспользовалась моментом, когда магнитное поле Земли ослабло, даже если многим из этих существ суждено было зайти в эволюционный тупик.