Hampir runtuhnya medan magnet bumi pada 591 juta tahun yang lalu mungkin telah memungkinkan berkembangnya kehidupan yang kompleks

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Medan magnet bumi berperan besar dalam membuat planet kita layak huni. Gelembung pelindung di atas atmosfer melindungi planet ini dari radiasi matahari, angin, sinar kosmik, dan fluktuasi suhu ekstrem.

Namun, medan magnet bumi hampir runtuh 591 juta tahun yang lalu, dan ironisnya, perubahan ini mungkin memainkan peran penting dalam berkembangnya kehidupan yang kompleks, demikian temuan sebuah studi baru.

“Secara umum, ladang air bersifat melindungi. Jika kita tidak memiliki ladang air pada awal sejarah bumi, air akan hilang dari planet ini oleh Bumi.” Angin matahari “(Aliran partikel energik yang mengalir dari Matahari menuju Bumi),” kata John Tarduno, profesor geofisika di Universitas Rochester di New York dan penulis senior studi baru ini.

“Tetapi di Ediacaran, kita mengalami periode yang luar biasa dalam evolusi lapisan dalam Bumi ketika proses yang menciptakan medan magnet…menjadi sangat tidak efisien setelah miliaran tahun sehingga medan magnet tersebut hampir runtuh seluruhnya.”

Studi ini dipublikasikan di jurnal Komunikasi Bumi dan Lingkungan Pada tanggal 2 Mei, ditemukan medan magnet bumi yang diciptakan oleh Pergerakan besi cair di inti luar bumiKekuatannya jauh lebih lemah dibandingkan kekuatannya saat ini selama setidaknya 26 juta tahun. Penemuan terus melemahnya medan magnet bumi juga membantu memecahkan misteri geologi abadi tentang kapan inti padat bumi terbentuk.

Kerangka waktu ini konsisten dengan periode yang dikenal sebagai Periode Ediacaran, ketika hewan kompleks pertama kali muncul di dasar laut seiring dengan meningkatnya oksigen di atmosfer dan lautan.

Hewan-hewan aneh ini hampir tidak menyerupai kehidupan saat ini, seperti baling-baling labu, tabung, kue, dan cakram Dickinsoniayang mencapai ukuran 4,6 kaki (1,4 meter), dan Kimberella yang lambat.

Sebelumnya, kehidupan sebagian besar bersel tunggal dan mikroskopis. Para peneliti percaya bahwa medan magnet yang lemah mungkin telah menyebabkan peningkatan oksigen di atmosfer, memungkinkan kehidupan awal yang kompleks berevolusi.

Diketahui bahwa intensitas medan magnet bumi berfluktuasi dari waktu ke waktu, dan kristal yang terawetkan dalam batuan mengandung partikel magnet kecil yang tercatat dalam catatan intensitas medan magnet bumi.

Bukti pertama bahwa medan magnet bumi melemah secara signifikan selama periode ini muncul pada tahun 2019 Studi tentang batuan berumur 565 juta tahun Di Quebec, yang menunjukkan bahwa medan tersebut sepuluh kali lebih lemah dibandingkan saat ini.

Studi terbaru mengumpulkan lebih banyak bukti geologi yang menunjukkan bahwa medan magnet sangat lemah, karena informasi yang terkandung dalam batuan berumur 591 juta tahun dari sebuah situs di Brasil selatan menunjukkan bahwa medan magnet 30 kali lebih lemah dibandingkan saat ini.

Medan magnet yang lemah tidak selalu seperti ini: tim meneliti batuan serupa dari Afrika Selatan yang berumur lebih dari dua miliar tahun, dan menemukan bahwa, pada saat itu, medan magnet bumi sama kuatnya dengan saat ini.

Berbeda dengan saat ini, bagian terdalam bumi pada masa itu berbentuk cair, bukan padat, sehingga mempengaruhi cara medan magnet dihasilkan, jelas Tarduno.

“Selama miliaran tahun, proses ini menjadi kurang efisien,” katanya.

“Pada saat kami tiba di Ediacara, medan magnet tersebut berada pada tahap terakhirnya. Hampir runtuh. Namun untungnya bagi kami, suhunya cukup dingin sehingga inti bagian dalam mulai menghasilkan (memperkuat medan magnet).”

Kemunculan bentuk kehidupan kompleks tertua yang mengambang di dasar laut saat ini dikaitkan dengan meningkatnya kadar oksigen. Beberapa hewan dapat bertahan hidup pada tingkat oksigen yang rendah, seperti spons dan hewan mikroskopis, tetapi hewan yang lebih besar dengan tubuh yang lebih kompleks dan bergerak membutuhkan lebih banyak oksigen, kata Tarduno.

Secara tradisional, peningkatan oksigen selama periode ini disebabkan oleh organisme fotosintetik seperti cyanobacteria, yang menghasilkan oksigen, sehingga oksigen terus terakumulasi di dalam air seiring berjalannya waktu, jelas rekan penulis studi Shuhai Xiao, seorang profesor geobiologi di Virginia Tech.

Namun, penelitian baru ini telah mengajukan hipotesis alternatif atau pelengkap yang melibatkan peningkatan kehilangan hidrogen ke luar angkasa ketika medan magnet bumi lemah.

“Magnetosfer melindungi Bumi dari angin matahari, sehingga menjaga atmosfer tetap melekat pada Bumi. Magnetosfer yang lebih lemah berarti hilangnya gas-gas yang lebih ringan seperti hidrogen dari atmosfer Bumi,” tambah Xiao melalui email.

Ada kemungkinan beberapa proses terjadi secara bersamaan, kata Tarduno.

“Kami tidak membantah bahwa satu atau lebih proses ini terjadi secara bersamaan. Namun medan lemah mungkin memungkinkan oksigen melebihi ambang batas, yang membantu evolusi radiasi hewan,” kata Tarduno.

Peter Driscoll, staf ilmuwan di Laboratorium Bumi dan Planet di Carnegie Institution for Science di Washington, D.C., mengatakan dia setuju dengan temuan penelitian tentang lemahnya medan magnet bumi, namun klaimnya adalah bahwa medan magnet yang lemah dapat mempengaruhi oksigen di bumi. suasana. Evolusi biologis sulit untuk dinilai. Dia tidak berpartisipasi dalam penelitian ini.

“Sulit bagi saya untuk mengevaluasi validitas klaim ini karena dampak medan magnet planet terhadap iklim masih belum dipahami dengan baik,” katanya melalui email.

Hipotesis mereka “sudah mapan,” kata Tarduno, namun membuktikan hubungan sebab dan akibat akan membutuhkan kerja keras selama puluhan tahun mengingat betapa sedikitnya yang diketahui tentang hewan yang hidup pada saat itu.

Analisis geologi juga mengungkap rincian penting tentang bagian terdalam dari pusat bumi.

Perkiraan kapan inti planet ini mungkin telah memadat – ketika besi pertama kali mengkristal di pusat planet – berkisar antara 500 juta hingga 2,5 miliar tahun yang lalu.

itu Penelitian kekuatan medan magnet bumi Menunjukkan usia itu Inti bumi Planet ini berada pada usia yang lebih muda dalam skala waktu ini, dimana ia memadat setelah 565 juta tahun yang lalu, sehingga memungkinkan perisai magnet bumi untuk bangkit kembali.

“Pengamatan tersebut tampaknya mendukung klaim bahwa inti dalam pertama kali terbentuk tak lama setelah itu, mendorong geodinamo (mekanisme yang menciptakan medan magnet) dari keadaan lemah dan tidak stabil ke medan dipol yang kuat dan stabil,” kata Driscoll.

Pemulihan kekuatan medan setelah Ediacaran, seiring dengan pertumbuhan inti bagian dalam, mungkin penting dalam mencegah bumi yang kaya air mengering, kata Tarduno.

Adapun hewan-hewan eksotik pada periode Ediacaran, semuanya telah menghilang pada periode Kambrium berikutnya, ketika… Keanekaragaman kehidupan meledak Cabang-cabang pohon kehidupan yang kita kenal saat ini terbentuk dalam waktu yang relatif singkat.