Древнейшее измерение магнитного поля Земли раскрывает битву Солнца и Земли за нашу атмосферу

Ученые из Рочестерского университета установили, что 3,5 миллиарда лет назад магнитное поле Земли было вдвое слабее современного. Эта слабость, в сочетании с мощным потоком энергичных частиц от молодого Солнца, вероятно, приводила к утечке воды из атмосферы ранней Земли.

Результаты, опубликованные в журнале Science, показывают, что магнитопауза — граница, где магнитное поле Земли отклоняет солнечный ветер, — находилась вдвое ближе к планете, чем сегодня. Слабое магнитное поле и быстро вращавшееся молодое Солнце означали, что Земля ежедневно получала столько же солнечных протонов, сколько сегодня приходит во время сильной геомагнитной бури. Это, вероятно, вело к быстрой потере летучих молекул, таких как водород, а значит, и воды, из атмосферы.

Для определения силы древнего поля команда исследовала кристаллы кварца в дацитах возрастом 3,5 млрд лет из Южной Африки. В них сохранились нанометровые магнитные включения — «ископаемые компасы». Используя сверхчувствительный SQUID-магнитометр, ученые подтвердили, что зафиксированное поле было слишком сильным для индукции солнечным ветром и генерировалось ядром Земли.

Астрофизики оценили, что солнечный ветер молодого Солнца был на два порядка мощнее современного. При слабом магнитном щите граница столкновения с солнечным ветром находилась менее чем в пяти радиусах Земли (сегодня — 10,7). Это не только усиливало потерю атмосферы, но и делало полярные сияния, вызванные попаданием частиц в атмосферу, гораздо более масштабными.