科學家深信不疑的是,地球現在的磁場是液態鐵質外核產生的。可是這種情況是從甚麼時候開始的?持續了多久?目前對此並沒有統一的理論。

近來至少有三份研究都認為,地球從誕生至今45 億年內的前半個階段,都是由位於地核之上的地幔層產生磁場。如果確實是這樣,那麼地球從一開始就在磁場的保護之下,也意味著地球具有適合孕育生命的環境可能比現在所知的更早。

由美國加州大學聖地牙哥分校附屬機構斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institutionof Oceanography)的研究人員完成、3月15日發表於《地球與行星科學快報》(Earth andPlanetary Science Letters) 期刊的一份研究,對這種說法提供了最新的支持。來自加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA) 和亞利桑那州立大學(ArizonaState University)的另外兩份研究也支持這個理論。科學家普遍認為,地幔層從地球成形以來一直是固態的,這三份研究正在改變這個認知。

主要研究員斯克里普斯海洋研究所的斯特格曼(Dave Stegman)說:「對於地球的演化歷史,目前我們還沒有統一的理論。這(早期地磁場是從地幔層產生的理論)是一個可行的假設。」

最早在2007 年,法國幾位研究人員提出,在地球45 億年演化歷史的前半個階段,地幔層底部有三分之一的厚度都是液態的。他們把這部份物質稱為「基層岩漿海洋」。

六年後,斯特格曼和同事在此之上擴展發表了一份研究,第一次提出這種曾經是液態的地幔層區域,是早期地球磁場的來源。

這種說法遭到質疑。因為科學家認為現在的地外核,通過液態鐵的對流產生電流,繼而產生磁場。可是地幔層主要由矽酸鹽物質構成,導電性比較差,所以科學家認為即使地幔層的底部在幾十億年裏都是液態的,裏面液體對流活動產生的電流也不足以產生磁場。

斯特格曼在最新的研究中,對地球早期地幔層內的熱力學情形進行了新的估計,認為這層液態矽酸鹽的導電性比以前認為的大得多,足夠產生磁場。

UCLA 的地球物理學家斯蒂克斯魯德(Lars Stixrude)在一份發表於《自然- 通訊》(Nature Communications)期刊上的研究為斯特格曼的理論提供了支持。斯蒂克斯魯德說:「我們認為這部份矽酸鹽導電性很強,足夠支持一個發電機制。」

地球有生命時期可能更早

亞利桑那州立大學地球物理學家奧羅克(Joseph O'Rourke)完成的另一份究,則把斯特格曼的理論用於金星,考察金星是否有可能在發展的某個階段,也由岩漿形式的地幔產生一個地磁場。奧羅克說:「斯特格曼的研究直接啟發了我對金星的研究。他們最新的研究有助於回答一個困擾了科學家多年的問題:地球的磁場何以維持數十億年的時間?」如果這種理論是正確的,那說明地球從剛誕生的時候就有著適合孕育生命的環境。

斯特格曼說:「如果地磁場的確曾經由地核上面的液態地幔層產生,那麼地球從一開始就在地磁場的保護之下,這意味著地球上有生命的時期可能(比現在所知的)更早。」◇

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