对地球磁场及板块构造的新研究正挑战现有生命出现理论

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一个多机构组成的合作团队发现了证据，表明地球磁场在 3.9 至 34 亿年前生命被认为已经出现时是稳定的，这表明大陆是固定的，而不是经历板块构造，从而挑战了移动板块构造对于生命诞生至关重要的观点，科学家认为那时生命可能最初起源。 他们的研究发表在《自然》杂志上。

佛罗里达州立大学 (FSU) 一名教员的研究正在帮助揭示更多有关地球上生命起源所需条件的信息。助理教授理查德·博诺 (Richard Bono) 是一个多机构团队的成员，波诺详细解释了该团队的发现及其对板块构造和地球生命起源的影响。

板块构造涉及地球表面大板块的水平运动和相互作用。 新的研究表明，移动板块构造——被认为是创造宜居行星所必需的——39亿年前地球上并没有发生。 图片来源：罗切斯特大学插图/Michael Osadciw

研究表明，地球磁场在3.9至34亿年前是稳定的，这与已知最古老的化石相对应。 与从单个地点获取数据的早期研究不同，研究人员测量了在两个独立的古代大陆块的矿物锆石中发现的磁性载体。 研究结果表明，磁场在超过 5 亿年的时间里一直保持稳定且几乎相同。 这种不变的场可以用固定不动的大陆来解释，但在地球历史的大部分时间里，构成大陆的岩石板块在地球表面不断运动——这种现象称为板块构造。 这一发现有助于我们确定移动板块构造可能何时开始。

为什么这很重要？板块构造被认为是地球上生命存在的基本因素之一。 当今大陆和海洋以及像盘古大陆这样的超级大陆的构造是由于板块构造造成的。 通过岩石地壳的形成和破坏，板块构造被认为可以控制生命所需元素的循环。 然而，移动板块构造开始的时间尚不清楚。 如果地球上的生命起源于大约 38 亿年前，那一定是在这个停滞时期。 这一发现表明，现代移动板块构造并不是生命起源的必要条件，这扩大了我们对行星宜居因素的理解。

那么这项研究如何扩展了我们对地球现有的了解？先前的研究记录了早在 42 亿年前就存在来自地核的磁场的证据。 但该数据仅来自澳大利亚。 因为它来自一个大陆，所以无法用它来检测板块运动。 这项研究添加了来自不同大陆的新数据，使我们能够研究不同地点场强的相对变化，这有助于推断可能的板块运动。

研究人员在分析了在澳大利亚和南非实地考察期间收集的岩石样本，以寻找尺寸小于一毫米的单个锆石颗粒，并在罗切斯特大学的磁屏蔽实验室中通过用激光加热样品颗粒并使用超高灵敏度磁力计测量磁化强度的变化来测量样品的磁化强度，同时还在加拿大地质调查局使用超高分辨率离子微探针测量了每个锆石颗粒的年龄。

利用这些新数据，新的统计分析可以将其与现有的板块运动模型进行比较，在新数据集中看到的情况无法用至少过去 6 亿年来板块构造过程的正常变化来解释。

这项研究是由罗切斯特大学教授 John Tarduno 领导的多机构共同努力，其他合著者来自加拿大地质调查局、加州大学圣克鲁斯分校、约翰内斯堡大学、威特沃特斯兰德大学、亚利桑那大学、 夸祖鲁-纳塔尔省和日本地质调查局。 该研究得到了国家科学基金会的支持。

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