Ongeveer vier miljard jaar geleden was de jonge aarde bijna klaar met de overgang van een helse gesmolten massa naar een bal van rots met een solide oppervlak. Nu tonen korrels van zirkoon die sinds die tijd zijn bewaard, aan dat onze jonge planeet al werd beschermd door magnetische afscherming. De ontdekking geeft aan dat het magnetische veld van de aarde bijna een miljard jaar ouder is dan eerder werd vermoed, wat niet alleen inzicht geeft in de afgelopen evolutie van de planeet, maar ook kan helpen de toekomst te verlichten.
gerelateerde inhoud
- Bescheiden Magnesium zou het magnetisch veld van de aarde kunnen voeden
- De aarde kan magnetisch zijn geworden na het eten van een kwikachtig object
- De superdunne atmosfeer van Mars kan betekenen dat stromend water de uitzondering was, niet de regel
De heersende theorie is dat het magnetische veld van de aarde wordt gegenereerd door gesmolten ijzer dat in de buitenste kern van de planeet circuleert. Het veld verandert in de loop van de tijd; de noord- en zuidpolen dwalen, en het hele veld kan af en toe omdraaien, waarbij het noorden naar het zuiden wordt en vice versa. Het magnetische veld van de aarde verzwakt momenteel, wat volgens wetenschappers een teken kan zijn dat er in de komende paar duizend jaar een omslag kan plaatsvinden. De laatste keer dat zo'n gebeurtenis plaatsvond, was 800.000 jaar geleden en wetenschappers werken nog steeds aan het begrijpen van het proces, dat wel 15.000 jaar kan duren. Het laatste bewijsmateriaal, eerder deze week gepubliceerd in Nature Communications, geeft aan dat de omslag kan beginnen onder Zuid-Afrika, maar er zijn nog veel mysteries.
Het maakt niet uit waar de polen zijn, het magnetische veld is cruciaal omdat het de planeet beschermt tegen de zonnewind - een constante stroom van geladen deeltjes die van de zon afkomen. Zonder die planetaire afscherming zou de zonnewind de atmosfeer aantasten en zou het leven op aarde er heel anders uitzien, als het al bestond. Inzicht in de geschiedenis en de werking van ons magnetisch veld kan daarom aanwijzingen geven voor de kansen op leven op andere werelden.
Rocks uit Zuid-Afrika hadden eerder aangegeven dat ons magnetisch veld minimaal 3, 2 miljard jaar oud is, maar de ware leeftijd van het veld is nog niet bekend. Bepalen wanneer het veld ingeschakeld is, is een moeilijke taak - alleen rotsen die ongerept zijn gebleven sinds ze gevormd zijn, houden een record bij van het oude magnetische veld, en dat is een moeilijke vondst op een planeet die zichzelf voortdurend recycleert door platentektoniek.
Gelukkig vonden John Tarduno van de Universiteit van Rochester en collega's dergelijke rotsen in de Jack Hills van West-Australië. De kleine monsters zirkoon bevatten magnetiet - magnetisch ijzeroxide - dat het magnetische veld registreerde dat bestond toen de rotsen gevormd werden. De korrels variëren in leeftijd van 3, 3 tot 4, 2 miljard jaar oud, gedurende welke tijd het magnetische veld van de planeet ergens tussen 1, 0 en 0, 12 maal de sterkte was die het vandaag is, meldt het team deze week in Science .
Een monster van magnetietkristallen, veel groter maar chemisch vergelijkbaar met die gevonden in het oude zirkoon. (Walter Geiersperger / Corbis) Volgens het team ondersteunt de kracht van het veld de reden voor een kerndynamo, zelfs in dit ontluikende stadium van de geschiedenis van de planeet. Dat bevestigt op zijn beurt eerdere hints dat platentektoniek toen al in beweging was, omdat er iets moest bewegen om de warmte vrij te geven die zich in het binnenste van de planeet opbouwde.
"Er is geen consensus onder wetenschappers over wanneer plaattektoniek begon, " merkt Tarduno op in een verklaring. "Onze metingen ondersteunen echter enkele eerdere geochemische metingen aan oude zirkonen die wijzen op een leeftijd van 4, 4 miljard jaar."
De aarde is niet de enige rotsachtige planeet in het zonnestelsel met een magnetisch veld. Het ruimtevaartuig MESSENGER heeft recentelijk bewijs gevonden dat het zwakke magnetische veld van Mercurius minstens 3, 9 miljard jaar oud is. Dat zowel de aarde als Mercurius zulke oude velden hebben, impliceert dat de planeten een heter begin hadden moeten hebben dan eerder gedacht, zegt Julien Aubert van het Institut de Physique du Globe de Paris in een commentaar bij de bevindingen van vandaag, ook in Science .
"Die start kan echter niet onmogelijk heet zijn, omdat de korst stevig en koud genoeg had moeten zijn tegen de tijd dat de overblijvende magnetisaties werden verworven, " schreef hij, verwijzend naar zowel de recente vondst in Australië als de ontdekking van MESSENGER. Mars en de maan hebben ook overblijvende magnetisaties van vergelijkbare leeftijden, maar die lichamen hebben al lang hun wereldwijde magnetische velden verloren. Voor Mars is de kans groot dat door het verlies van zijn magnetisch veld de zonnewind de atmosfeer heeft kunnen strippen, deze kan verdunnen en zijn chemische samenstelling kan veranderen. Ruimtevaartuigen die momenteel rond de rode planeet cirkelen, onderzoeken of deze verandering verband houdt met het einde van een warme, natte periode op Mars die volgens sommige wetenschappers miljoenen jaren geleden het primitieve leven had kunnen ondersteunen.
Ondertussen zouden de nieuwe bevindingen hier op aarde kunnen helpen bij de ontwikkeling van een verenigde theorie voor planetaire magnetische velden, die hun geboorte en dood zou verklaren en misschien zou wijzen op de toekomst van magnetische afscherming - en misschien leven - op onze thuiswereld.
