地球上的生命:我们可能要感谢月球现已不复存在的磁场

北京时间 10 月 28 日消息,据国外媒体报道,一颗行星是否适宜居住,取决于许多因素。其中之一便是需要有强大而又持久的磁场。从行星表面数千公里之下的液态地核产生,这些磁场可一直延伸到太空,为大气层遮挡有害的太阳辐射。

若没有强大的磁场,行星就无法维持可呼吸的大气层——这对我们已知的生命而言无疑是个坏消息。最近发表于《Science Advances》杂志的一项新研究表明,大约 40 亿年前生命正孕育之时,月球上的磁场曾经可能保护过我们地球的大气层。只不过,如今,月球磁场已经消失。

现在,地球自己有强大的全球磁场,可以保护大气层和低轨道卫星免于严酷的太阳辐射的危害。相反,月球既没有可呼吸的大气层,也没有全球磁场。

全球磁场由行星和卫星核心内的熔铁运动而产生。让熔铁动起来需要能量,例如核心内部滞留的热量。一旦能量不足,磁场就会消失。

若没有全球磁场,吹向行星的太阳风(来自太阳辐射)中的带电粒子会产生电场,从而使带电原子(即离子)加速逃离大气层。这个过程,现在就发生在火星上。因此,根据火星大气和不稳定演化任务(Maven)的直接测量,火星上的氧气正变得越来越少。Maven 团队估计,自古以来,火星大气层流失的氧气量相当于 23 米厚的全球水层中所含的氧气量。太阳风也可能会和大气层发生碰撞,将分子撞入太空。
探测古代磁场
新的研究调查了地球和月球的早期磁场之间可能的相互作用。但是,探测这些古老的磁场并不容易。科学家想到,可以向古老岩石寻求帮助。这些石头含有一些小颗粒,在岩石形成过程中被慢慢磁化,从而保留了当时与当地的磁场方向与强度等信息。这样的岩石不多见,而且获取它们蕴藏的磁场信息也需要精细的实验室测量。

地球上的生命:我们可能要感谢月球现已不复存在的磁场插图

▲ 我们的月亮在 40 亿年前也曾有过自己的磁场。

但是,这些研究表明,地球上的磁场,至少产生于 35 亿年前,也可能更早,在 40 亿年前。当时的平均磁场强度,大约是现在的一半。更早之前的磁场情况,我们暂时还无法得知。

相比之下,在 40 亿年前,月球的磁场可能比地球的磁场更为强大。然后,在大约 32 亿年前,月球磁场陡然衰退为弱磁场。但是,目前,我们对于这些古老磁场的结构以及时间变动性也所知甚少。

另一个比较复杂的问题是,早期月球磁场与地磁场之间的相互作用。新的研究在两个磁场北极方向相同和相反的两种情况下,模拟了两个磁场间的相互作用。研究发现,该相互作用可以为地球与太阳之间更大范围的近地空间阻挡太阳风。

这项新研究迈开了有趣的第一步,接下来研究人员可以进而去探索这些相互作用在月球轨道上或在数亿年间究竟起到了多少作用,这对评估行星的宜居性也很重要。但可以确定的是,了解地球和月球早期磁场的强度,我们还需要进一步建模和更多的测量。

而且,强磁场并不能保证行星大气层的持续可居住性。行星表面和内部深层环境也很重要,来自太空的影响也不能忽视。比如,太空的亮度和活动在过去数十亿年间也一直在变化,因此太空风削弱大气层的能力也在变化。

这些因素如何影响行星宜居性的演变,并进而影响生命的演变,目前我们仍未完全弄明白。这些因素的性质和它们之间相互作用的方式也可能会随着地质时间的推移而改变。所有这一切宛如一张迷人的拼图。不过值得庆幸的是,最新的研究又为这幅拼图添上了新的一小片内容。

来源:新浪科技

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