磁启示：新的研究挑战现有的生命出现理论

板块构造学涉及地球表面大板块的水平运动和相互作用。新的研究表明，39亿年前的地球上并没有发生可移动的板块构造——这被认为是创造宜居星球所必需的。图片来源:罗切斯特大学插图/ Michael Osadciw

一个由多个机构组成的研究小组发现了证据，表明地球磁场在39亿到34亿年前是稳定的，当时人们认为生命已经出现大陆是固定的，而不是经历板块构造，因此挑战了板块运动的信念nic对生命的起源至关重要。

佛罗里达州立大学(FSU)一位教员的研究有助于揭示更多关于地球生命起源的必要条件。

佛罗里达州立大学助理教授理查德·波诺(Richard Bono)是一个多机构团队的成员，该团队发现了证据，证明火星磁场在39亿到34亿年前是稳定的，科学家们认为生命可能是在这个时候开始的。他们的研究发表在《自然》杂志上。

波诺进一步解释了该团队的发现，以及它对板块构造和地球生命起源的影响。

佛罗里达州立大学助理教授Richard Bono。来源:佛罗里达州立大学

研究小组发现了什么?

我们的研究表明，地球磁场在39亿到34亿年前是稳定的，这与已知最古老的化石相对应。不像早期的研究，从一个单一的地点获取数据，我们测量了在两个独立的古代大陆块的矿物锆石中发现的磁性载体。这些发现表明，在超过5亿年的时间里，磁场是稳定的，几乎是相同的。这种不变的磁场可以用固定在原地的大陆来解释，但在地球历史的大部分时间里，构成大陆的岩石板块在地球表面不断运动——这种现象被称为板块构造。这一发现有助于我们确定移动板块构造可能是何时开始的。

这是为什么?创造?

板块构造被认为是地球上生命存在的基本因素之一。现今大陆和海洋的构造，以及像盘古大陆这样的超级大陆，都是板块构造的结果。通过岩石地壳的形成和破坏，板块构造被认为控制着生命所必需元素的循环。然而，活动板块构造开始的时间是未知的。如果地球上的生命起源于38亿年前，那一定是在这个停滞的时期。这一发现表明，现代移动板块构造不是生命起源的必要条件，扩大了我们对行星适宜居住的理解。

这项研究是如何扩展我们对地球的现有认识的?

之前的研究记录了早在42亿年前地核就存在磁场的证据。但这些数据只是来自澳大利亚。因为它来自一个大陆，我们无法用它来探测板块运动。这项研究增加了来自不同大陆的新数据，使我们能够调查不同位置的磁场强度的相对变化，这有助于推断可能的板块运动。

你是如何完成这项研究的?

我们分析了在澳大利亚和南非实地考察期间收集的岩石样本，以寻找尺寸小于一毫米的单个锆石颗粒。我们在罗切斯特大学的一个磁屏蔽实验室里测量了样品的磁化强度，方法是用激光加热样品颗粒，并用超高灵敏度磁力计测量磁化强度的变化。我们还在加拿大地质调查局使用超高分辨率离子探针测量了每个锆石颗粒的年龄。

有了这些新数据，我们可以进行新的统计分析，并将其与现有的板块运动模型进行比较。我们发现，我们在新数据集中看到的情况，不能用至少过去6亿年板块构造过程的正常变化来解释。

还有谁参与了这项研究?

这项研究是由罗切斯特大学教授John Tarduno领导的多机构合作进行的，其他共同作者来自加拿大地质调查局、加州大学圣克鲁斯分校、约翰内斯堡大学、威特沃特斯兰德大学、亚利桑那大学、夸祖鲁-纳塔尔大学和日本地质调查局。这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。

有关这项研究的更多信息，请参见《生命源自一个“停滞的盖子”，而不是板块构造》。

参考文献:《锆石磁性揭示的寒代至古太古代的滞盖构造》，作者:John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Nicole Rayner, William J. Davis, Tinghong Zhou, Francis Nimmo, Axel Hofmann, Jaganmoy Jodder, Mauricio Iba?ez-Mejia, Michael K. Watkeys, Hirokuni Oda和Gautam Mitra, 2023年6月14日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06024 - 5