Життя на Землі розквітло в той момент, коли її магнітне поле було майже зруйноване

Згідно з новими дослідженнями, тимчасове ослаблення магнітного захисту 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 з Університету Рочестера та його колеги.

Дивіться також Примхлива космічна погода: як сонячні бурі впливають на життя планети і що робити людству

Вибух життя

У 2019 році науковці, 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.

Довгий час вважалося, що зникаюче мале магнітне поле мало би бути шкідливим для життя, що зароджується, оскільки воно захищає 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 захисним щитом для ранніх форм життя, навіть якщо магнітне поле планети слабке. Це було підтверджено моделюванням у 2019 році.

Але будь-який зв'язок між збігом ослаблення магнітного поля, бумом едіакарського життя і підвищенням рівня кисню залишається, як висловилися Хуанг і його колеги, "спокусливим, але неясним".

Тож учені почали шукати. Вони відкопали магматичні породи з Південної Африки, які утворилися мільярди років тому, й вивчили кристали в них та інших породах віком 591 мільйон років, раніше відібраних з Бразилії. Ці кристали містять крихітні магнітні мінерали, які зберігають у собі відбиток магнітного поля Землі, яким воно було на момент формування цих кристалів.

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.

Поєднавши свої результати з результатами канадського дослідження 2019 року, Вентао Хуанг 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 приблизно 575-565 мільйонів років тому, під час пізнього Едіакара, коли також стався вибух біорізноманіття.

Який зв'язок?

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 "втекти" з атмосфери Землі в космос, що могло призвести до підвищення рівня кисню в морях і небі, що своєю чергою сприяло буму едіакарського життя.

Говорячи про подібні сплески, ми зазвичай згадуємо Кембрійський вибух життя, який вважається найбільшим еволюційним сплеском, що дав початок складному життю, яке перетворилося на тварин і комах, яких ми бачимо сьогодні. Але й Едіакарський період може теж здивувати. Він відомий своїми слизькими істотами, схожими на первісних губок, слимаків і морських анемонів. Це був період великих еволюційних експериментів, що призвели до багатьох глухих кутів, і відзначився 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. Життя потребує кисню, щоб ставати більшим і складнішим. Мікроскопічні морські тварини та губки можуть виживати в океанах з низьким вмістом кисню, але більшим, рухливим тваринам зі складною будовою тіла потрібно більше кисню для підтримки метаболізму.

Складна тваринна екосистема з довгими харчовими ланцюгами й хижаками потребує ще більшої кількості кисню, на що вказує виключення таких складних екосистем із сучасної зони кисневого мінімуму,
– пояснює Хуанг.

Схоже, що едіакарське життя скористалося моментом, коли магнітне поле Землі ослабло, навіть якщо багатьом з цих істот судилося зайти в еволюційний глухий кут.