研究表明，埃迪卡拉纪时期地球磁场的异常状态可能通过改变大气中的氧气水平，对复杂生命的发展产生了重大影响。研究表明，这一时期经历了有记录以来最弱的磁场，这可能允许更大的氧化作用，从而支持更大、更活跃的生命形式。这种对地磁和进化动力学的深入了解，为了解其他行星上的生命潜力提供了洞见。来源:SciTechDaily.com

　　埃迪卡拉纪，从大约6.35亿年前到5.41亿年前，是地球历史上的一个关键时期。它标志着一个变革的时代，在这个时代，复杂的多细胞生物出现了，为生命的爆发奠定了基础。

　　但这种生命的激增是如何展开的，地球上的哪些因素可能促成了它?

　　罗切斯特大学的研究人员发现了令人信服的证据，表明当埃迪卡拉纪的宏观动物多样化和繁盛时，地球的磁场处于一种非常不寻常的状态。他们的研究发表在《自然通讯地球与环境》杂志上，提出了一个问题，即地球古代磁场的波动是否导致了氧气水平的变化，而氧气水平的变化可能对数百万年前生命形式的增殖至关重要。

　　罗切斯特大学的研究人员研究了埃迪卡拉纪的地球磁场，这一时期从大约6.35亿年前到5.41亿年前。这项研究提出了一些问题，即可能是哪些因素推动了复杂的多细胞生物的出现，比如埃迪卡拉动物群，它们以与早期动物的相似而闻名。图片来源:罗切斯特大学插图/ Michael Osadciw

　　根据地球与环境科学系小威廉·凯南教授约翰·塔都诺的说法，埃迪卡拉纪最显著的生命形式之一是埃迪卡拉动物群。值得注意的是，它们与早期动物的相似之处——有些甚至达到了一米多(三英尺)的大小，并且可以移动，这表明它们可能比早期的生命形式需要更多的氧气。

　　“以前关于壮观的埃迪卡拉动物群出现的想法包括遗传或生态驱动因素，但超低地磁场的密切时间促使我们重新审视环境问题，特别是大气和海洋氧合，”塔都诺说，他也是艺术与科学学院和工程与应用科学学院的研究院长。

　　地球磁场之谜

　　在地球下方约1800英里处，液态铁在地球的外核搅动，形成了地球的保护磁场。虽然看不见，但磁场对地球上的生命是必不可少的，因为它保护地球不受太阳辐射的太阳风流的影响。但地球的磁场并不总是像今天这么强。

　　研究人员提出，异常低的磁场可能促成了动物生命的兴起。然而，由于这段时间磁场强度的数据有限，检验这种联系一直具有挑战性。

　　狄更逊水母的化石印象，埃迪卡拉动物群的一个例子，发现于今天的澳大利亚。作者:肖树海，弗吉尼亚理工大学

　　塔都诺和他的团队采用创新的策略和技术，通过研究岩石斜长岩中古老长石和辉石晶体中的磁性，来检测磁场的强度。晶体中含有磁性颗粒，从矿物形成时起就保持了磁化。通过确定岩石的年代，研究人员可以建立一个地球磁场发展的时间表。

　　利用尖端的工具，包括CO2激光器和实验室的超导量子干涉装置(SQUID)磁力计，研究小组精确地分析了晶体和锁在里面的磁性。

　　弱磁场

　　他们的数据表明，埃迪卡拉纪时期的地球磁场是迄今为止已知的最弱的磁场——比今天的磁场弱30倍——而且这种超低磁场强度持续了至少2600万年。

　　弱磁场使来自太阳的带电粒子更容易从大气中剥离氢等轻原子，使它们逃逸到太空中。如果氢损失很大，更多的氧可能留在大气中，而不是与氢反应形成水蒸气。随着时间的推移，这些反应会导致氧气的积累。

　　埃迪卡拉动物群的一个例子，在现在的纽芬兰发现的Fractofusus的化石印象，旁边有一个加拿大便士作为比例。作者:肖树海，弗吉尼亚理工大学

　　塔都诺和他的团队进行的研究表明，在埃迪卡拉纪，超弱的磁场导致了至少数千万年的氢损失。这种损失可能导致大气和海洋表面的氧化作用增加，使更先进的生命形式得以出现。

　　塔都诺和他的研究小组先前发现，地磁场在随后的寒武纪恢复了强度，当时大多数动物群体开始出现在化石记录中，保护磁场被重建，使生命得以茁壮成长。

　　塔都诺说:“如果这个异常微弱的磁场在埃迪卡拉纪之后仍然存在，地球看起来可能与今天这个富含水的星球大不相同:水的流失可能会逐渐使地球干涸。”

　　岩心动力学与演化

　　这项工作表明，了解行星内部对于考虑地球以外生命的可能性至关重要。

　　塔都诺说:“地球核心的过程最终可能与进化有关，这一想法令人着迷。”“当我们考虑其他地方存在生命的可能性时，我们还需要考虑行星内部是如何形成和发展的。”

　　有关这项研究的更多信息，请参见地球微弱的磁场如何促进了复杂生命的兴起。

　　参考文献:《地磁场的近崩溃可能对Ediacaran时期的大气氧化和动物辐射有贡献》，作者:黄文涛，John A. Tarduno，周廷宏，Mauricio Iba?ez-Mejia, la

　　rcio Dal Olmo-Barbosa, Edinei Koester, Eric G. Blackman, Aleksey V. Smirnov, Gabriel Ahrendt, Rory D. Cottrell, Kenneth P. Kodama, Richard K. Bono, David G. Sibeck，李永湘，Francis Nimmo，肖树海和Michael K. Watkeys, 2024年5月2日，通讯地球与环境。DOI: 10.1038 / s43247 - 024 - 01360 - 4

　　这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。