Обнаружена взаимосвязь между уровнем кислорода и магнитным полем Земли

Причины этого процесса остаются загадочными: ни один известный или предполагаемый механизм не способен обеспечивать такую взаимосвязь. Международная группа ученых решила сравнить интенсивность магнитного поля Земли в прошлом по такому параметру, как виртуальный геомагнитный осевой момент – VGADM (его определяют по намагниченности некоторых типов горных пород) и количество кислорода в атмосфере в те же эпохи. Результаты исследования, охватившего период фанерозоя (последние 540 миллионов лет), опубликованы в журнале Science Advances.

Оказалось, что между магнитным полем и уровнем O2 в атмосфере существует корреляция, оценённая в 0,72 (при том, что коэффициент корреляции по определению не может превышать 1,0). Это далеко не «железное» значение, но для систем со многими параметрами, к которым, несомненно, относятся атмосфера и ее состав, показатель оказался неожиданно высокий.

Когда авторы научной работы решили исключить все временные хаотические колебания в уровне кислорода (провести сглаживание рядов данных), чтобы они не вносили дополнительный информационный «шум», то корреляция практически не изменилась. То есть речь идет не о выявленной случайности, а некоей закономерности. Это порождает проблему: даже геофизики не могут понять, чем она обусловлена, хотя некоторые представления на этот счёт всё же имеются.

Теоретически магнитное поле может сокращать потерю ионов кислорода в открытое космическое пространство. Вот только их потеря, по всем расчетам, от 200 до 2000 раз слабее, чем приток кислорода в атмосферу в последние полмиллиарда лет. Поэтому ученые предположили, что настоящие причины иной природы. Например, начало затвердевания твердого внутреннего ядра Земли в теории может как временно усилить магнитное поле, так и вызвать какие-то геохимические процессы, способные увеличить приток кислородосодержащих газов на поверхность планеты.

По идее, при усилении конвекции во внешнем жидком земном ядре так называемое геомагнитное динамо должно также усиливаться - это основной механизм генерации магнитного поля на нашей планете. Но и сами авторы статьи отметили, что этот процесс не должен идти достаточно быстро, чтобы объяснить резкий всплеск силы магнитного поля (и уровня кислорода) примерно 220 - 330 миллионов лет назад. В те далёкие времена на Земле был чрезвычайно высокий уровень кислорода в воздухе, превышавшая 30 – 33%, чего и близко не наблюдается в нынешнее время.

В попытке объяснить этот период, была предположена идея, что формирование и распад суперконтинентов (в частности, Пангеи) как-то стимулируют и приток кислородсодержащих компонентов из недр земли к поверхности и временное усиление магнитного поля. Гипотетический механизм влияния суперконтинентов на все это, который предложили в статье, кроется в изменении среднего теплового потока, поступающего из глубин планеты к поверхности. Отдача тепла через континентальные участки земной коры идет хуже, чем через океанические. Формирование крупной и единой суперконтинентальной «крышки» могло затруднить теплоотвод не только на поверхности планеты, но и в итоге на границе внешнего ядра и мантии Земли.

Другой возможный процесс состоит в следующем. Окисление горных пород на континентах идет гораздо интенсивнее, чем в океанической коре. Существуют также иные каналы влияния континентов на окислительно-восстановительные процессы на поверхности планеты. Еще исследователи осторожно предполагают, что скорость расхождения океанических плит земной коры неким образом влияет на доставку содержащих кислород химических соединений из глубин планеты на ее поверхность. Но конкретных механизмов такого рода не приводится.

Как видим, природа подбрасывает нам всё новые и новые загадки, которые иногда с большим усилием можно хоть как-то разгадать. Поэтому, наука не стоит на месте и чем больше всевозможных данных окажется в нашем распоряжении, тем лучше мы станем понимать сложные и многогранные взаимосвязи между различными процессами на нашей планете.