地球最古老的岩石晶体中发现屏蔽磁场的新迹象

地球最早的土地，炎热而地狱，是从上方遮挡的。研究人员发现了更多证据，证明我们的星球在42亿年前就具有强磁场，比以前想象的要早十亿分之三，而在地球形成后仅3.5亿年就有四分之三。这个领域本来可以屏蔽地球，保护地球上的大气层不被太阳中的高能粒子剥夺，甚至可以帮助生命站稳脚跟。

几乎没有幸存的岩石需要研究，地质学家努力地重建了称为Hadean的时间，该时间从45.5亿年前到40亿年前。但是，在来自西澳大利亚州杰克希尔斯(Jack Hills)的30亿年前的年轻岩石中，可以找到零碎且有争议的线索。这些岩石包含一种名为锆石的坚硬矿物的微小晶体，这些晶体甚至从更旧的块上脱落：42亿年前由冷却岩浆形成的Hadean岩石。

纽约罗彻斯特大学地球物理学家约翰·塔杜诺(John Tarduno)领导的一个国际小组认为，这些晶体还保存着古老磁场的证据。并非所有的研究人员都对这一结果深信不疑，因为这将使地球磁场的公认诞生日期推迟7.5亿年。“有一个大型研究小组试图证明我们的结果是错误的，”塔杜诺说。“这是科学的一部分。”

Tarduno和他的同事在2015年《科学》杂志上发表的一项分析中首次报告了这些领域。大约两打锆石中夹杂着甚至更细的含铁矿物磁铁矿晶粒，这些晶粒有效地将每个晶体变成了微型棒状磁铁。研究人员发现，晶粒所保持的磁场全部对齐，只有当磁铁矿在冷却时暴露于磁场时才会发生。

塔尔杜诺的团队说，磁化作用是在42亿年前留下的，当时原始的含锆石岩石开始冷却。但是，如果磁铁矿晶粒在其历史上的任何时候变得足够热(约600°C以上)，它们将失去磁取向并在它们再次冷却时获得新的磁取向。麻省理工学院(MIT)的地质学家本杰明·魏斯(Benjamin Weiss)说，这种加热事件可能发生在大约26亿年前。他说：“这些锆石有着令人难以置信的悠久历史，而且基本上是未知的历史。”

在今天的《美国国家科学院院刊》上，塔尔杜诺的团队编组了一条新的证据线，表明磁化发生在哈德亚人身上，而不是很久以后。锆石晶体包含富含锂离子的区域，当加热时，这些区域会通过称为化学扩散的过程随时间流向邻近区域。Tarduno和他的同事在他们的三个锆石晶体中测量了这些区域边界上的锂浓度。在两个国家，他们发现扩散的证据有限。塔杜诺(Tarduno)表示，这是他们在42亿年的历史中从未将温度升高到600°C以上的迹象，并且它们的磁信号是原始的。“我认为这是一个了不起的发现。”

更重要的是，单晶锆石确实显示出加热的迹象，这是另一种异常值：它保留了异常弱的磁信号。2015年，Tarduno及其同事得出结论，这可能是42亿年前磁场变化异常的证据。但他说，现在看来，这种特殊的锆石后来获得了磁性，并且在讨论地球最早的磁场时可以忽略其微弱的信号。塔杜诺说，这样做表明哈迪亚地球实际上有一个磁场，其核心有一个搅拌的发电机，与今天运行的一样强大。

加利福尼亚大学洛杉矶分校的地质学家马克·哈里森(Mark Harrison)对此新分析并不信服，因为锂离子在边界上扩散需要高温和长时间。如果加热事件使锆石达到600°C以上，但仅持续了10,000年(对地质学家来说是转瞬即逝的)，那将是足够的时间来重置锆石的磁性，而不会扩散锂。他说：“我认为这甚至不是遥不可及的证据。”

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