Выявлена связь между магнитным полем и уровнем кислорода в атмосфере

Кислород — основа жизни на нашей планете. Без него не было бы ни сложных организмов, ни человека. Но откуда он взялся в атмосфере и почему его уровень менялся на протяжении миллиардов лет? Ученые долго искали ответ, анализируя биологические, геологические и космические факторы. Однако новое исследование, проведенное совместно НАСА и Университетом Лидса, раскрыло удивительную связь: оказывается, уровень кислорода в атмосфере Земли тесно связан с изменениями магнитного поля планеты.

Эта корреляция, обнаруженная в данных за последние 540 миллионов лет, указывает на то, что геомагнитное поле могло играть ключевую роль не только в защите атмосферы от солнечного ветра, но и в регулировании химического состава воздуха. Более того, пики напряженности магнитного поля совпадают с периодами максимального содержания кислорода — например, 330–220 миллионов лет назад, когда на суше господствовали гигантские насекомые и первые рептилии.

Но как именно магнитное поле влияет на кислород? Может ли ослабление магнитосферы привести к его снижению? И что это значит для поиска жизни на других планетах? Новое исследование, опубликованное в Science Advances, предлагает неожиданные ответы, связывая процессы в глубинных недрах Земли с химическими реакциями на ее поверхности.

Глубинные связи: от ядра Земли до атмосферы

Магнитное поле Земли генерируется движением жидкого железа во внешнем ядре. Оно защищает планету от солнечного ветра и космической радиации, предотвращая потерю атмосферы. Однако новое исследование показывает, что его роль может быть гораздо сложнее.

Ученые проанализировали два независимых набора данных: палеомагнитные записи — измерения древнего магнитного поля, сохраненного в горных породах и геохимические маркеры кислорода — данные по углеродным отложениям и океанической аноксии, отражающие изменения состава атмосферы.

Результаты выявили сильную корреляцию (0,72) между напряженностью магнитного поля и уровнем кислорода. Причем эта связь наиболее выражена, когда между изменениями нет временного лага, а даже при небольшом сдвиге в 1 миллион лет она остается статистически значимой.

Возможные механизмы влияния

Пока неясно, как именно магнитное поле воздействует на кислород, но есть несколько гипотез:

• Защита атмосферы от эрозии: сильное поле уменьшает потерю легких газов (включая кислород) под действием солнечного ветра.
• Влияние на климат и биосферу: изменения магнитосферы могут модулировать космические лучи, которые, в свою очередь, воздействуют на облачность и фотосинтез.
• Глубинные геохимические процессы: колебания магнитного поля могут быть связаны с изменениями в мантии, влияющими на вулканическую активность и выбросы парниковых газов.

Последствия для астробиологии и будущего Земли

Это открытие меняет наше понимание обитаемости планет. Если магнитное поле действительно регулирует уровень кислорода, то его наличие может быть критически важным для поддержания сложной жизни. Это также означает, что при поиске жизни на экзопланетах следует учитывать не только расстояние до звезды, но и наличие у планеты сильного магнитного щита.

Для Земли актуальный вопрос — что произойдет, если магнитное поле продолжит ослабевать (как наблюдается в последние столетия)? Пока нет доказательств, что это напрямую снизит уровень кислорода, но исследование заставляет задуматься о долгосрочных последствиях.

Открытие связи между геомагнитным полем и кислородом — это шаг к пониманию того, как глубинные процессы Земли влияют на условия на ее поверхности. Оно напоминает нам, что наша планета — это сложная система, где даже невидимые силы, такие как магнитное поле, могут играть ключевую роль в поддержании жизни. И кто знает — возможно, именно этот механизм однажды поможет нам найти другую обитаемую планету.