Come un debole impulso magnetico avrebbe potuto guidare l’evoluzione 600 milioni di anni fa

Le prove suggeriscono che un debole campo magnetico milioni di anni fa potrebbe aver dato origine alla vita.

Il periodo Ediacara, che si estendeva da circa 635 a 541 milioni di anni fa, fu un periodo cruciale nella storia della Terra. Fu un’era di trasformazione durante la quale emersero organismi multicellulari complessi, aprendo la strada all’esplosione della vita.

Ma come si è sviluppata questa ondata di vita e quali fattori sulla Terra potrebbero avervi contribuito?

I ricercatori dell’Università di Rochester hanno scoperto prove convincenti che il campo magnetico terrestre si trovava in uno stato molto insolito quando la fauna macroscopica si diversificò e fiorì nel periodo Ediacarano. Il loro studio è stato pubblicato in natura Comunicazioni Terra e ambienteCiò solleva la questione se queste fluttuazioni nell’antico campo magnetico della Terra abbiano portato a cambiamenti nei livelli di ossigeno che potrebbero essere stati cruciali per la riproduzione delle forme di vita milioni di anni fa.

I ricercatori dell’Università di Rochester hanno studiato il campo magnetico terrestre durante il periodo di transizione Ediacarano, che va da circa 635 a 541 milioni di anni fa. La ricerca solleva interrogativi su quali fattori potrebbero aver alimentato l’emergere di organismi complessi e multicellulari, come gli animali Ediacarani, noti per la loro somiglianza con i primi animali. Credito: illustrazione dell’Università di Rochester/Michael Osadcio

Secondo John Tarduno, professore William Kennan Jr. presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente, una delle forme di vita più importanti durante il periodo Ediacarano erano gli animali Ediacarani. Erano notevoli per la loro somiglianza con i primi animali, alcuni dei quali erano più grandi di un metro (tre piedi) ed erano mobili, suggerendo che avrebbero potuto aver bisogno di più ossigeno rispetto alle forme di vita precedenti.

“Le idee precedenti sull’emergere di questi straordinari animali ediacarani includevano fattori genetici o ambientali, ma la tempistica ravvicinata con il campo magnetico estremamente basso ci ha spinto a riconsiderare le questioni ambientali, in particolare l’ossigeno nell’atmosfera e negli oceani”, afferma Tarduno. . È anche il preside della ricerca presso il College of Arts and Sciences e il College of Engineering and Applied Sciences.

I segreti magnetici della Terra

A circa 1.800 miglia sotto di noi, il ferro liquido scorre nel nucleo esterno della Terra, creando il campo magnetico protettivo del pianeta. Sebbene il campo magnetico sia invisibile, è essenziale per la vita sulla Terra perché protegge il pianeta dal vento solare, flussi di radiazioni provenienti dal Sole. Ma il campo magnetico della Terra non è sempre stato così forte come lo è oggi.

I ricercatori hanno suggerito che un campo magnetico insolitamente basso potrebbe aver contribuito alla nascita della vita animale. Tuttavia, la correlazione è stata difficile da esaminare a causa dei dati limitati sull’intensità del campo magnetico durante questo periodo.

Un’impronta fossile di Dickinsonia, un esempio di fauna ediacarana, ritrovata nell’attuale Australia. Credito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

Tarduno e il suo team hanno utilizzato strategie e tecniche innovative per esaminare la forza del campo magnetico studiando il magnetismo trovato negli antichi cristalli di feldspato e pirosseno della roccia di anortosite. I cristalli contengono particelle magnetiche che mantengono la magnetizzazione da quando si sono formati i minerali. Datando le rocce, i ricercatori possono creare una linea temporale per l’evoluzione del campo magnetico terrestre.

Sfrutta gli strumenti avanzati, tra cui CO₂ Utilizzando i laser e un magnetometro superconduttore a interferenza quantistica (SQUID) in laboratorio, il team ha analizzato attentamente i cristalli e il magnetismo al loro interno.

Campo magnetico debole

I loro dati indicano che il campo magnetico della Terra a volte durante il periodo Ediacarano era il campo più debole finora conosciuto – fino a 30 volte più debole del campo magnetico odierno – e che l’intensità del campo estremamente bassa persisteva per almeno 26 milioni di anni.

Il debole campo magnetico sulle particelle cariche provenienti dal Sole rende più facile la rimozione dall’atmosfera di atomi leggeri come l’idrogeno, facendoli fuggire nello spazio. Se la perdita di idrogeno è grande, nell’atmosfera potrebbe rimanere più ossigeno anziché reagire con l’idrogeno per formare vapore acqueo. Queste reazioni possono portare all’accumulo di ossigeno nel tempo.

Un’impronta fossile di Fractofusus, un esempio di fauna ediacarana, è stata trovata in quella che oggi è Terranova, con le dimensioni di un penny canadese. Credito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

La ricerca di Tarduno e del suo team suggerisce che durante il periodo Ediacarano, un campo magnetico estremamente debole causò la perdita di idrogeno per almeno decine di milioni di anni. Questa perdita potrebbe aver aumentato l’ossigeno nell’atmosfera e nella superficie dell’oceano, consentendo l’emergere di forme di vita più avanzate.

Tarduno e il suo gruppo di ricerca avevano precedentemente scoperto che il campo magnetico della Terra aveva riacquistato forza durante il tardo Cambriano, quando la maggior parte dei gruppi animali cominciò ad apparire nei reperti fossili, e il campo magnetico protettivo fu ristabilito, permettendo alla vita di prosperare.

“Se il campo molto debole fosse rimasto dopo Ediacaran, la Terra avrebbe avuto un aspetto molto diverso dal pianeta ricco d’acqua che ha oggi: la perdita di acqua potrebbe aver gradualmente prosciugato la Terra”, dice Tarduno.

Dinamica di base ed evoluzione

Il lavoro suggerisce che comprendere la struttura interna dei pianeti è cruciale per pensare al potenziale della vita oltre la Terra.

“È sorprendente pensare che i processi che avvengono nel nucleo della Terra possano in definitiva essere collegati all’evoluzione”, afferma Tarduno. “Mentre consideriamo la possibilità della vita altrove, dobbiamo anche considerare come si forma e si evolve l’interno dei pianeti”.

Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedere Come il debole campo magnetico della Terra ha alimentato l’emergere di forme di vita complesse.

Riferimento: “L’imminente collasso del campo geomagnetico potrebbe aver contribuito all’ossigenazione atmosferica e alle radiazioni animali nell’Ediacaran” di Wentao Huang, John A. Eric J. Blackman e Alexei V. Smirnoff, Gabriel Ahrendt e Rory D. Cottrell e Kenneth B. Kodama e Richard K. Bono e David J. Sepik, Yongxiang Li, Francis Nimmo, Shuhai Xiao e Michael K. Watkes, 2 maggio 2024, Comunicazioni sulla Terra e l’Ambiente.
doi: 10.1038/s43247-024-01360-4

Questa ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation degli Stati Uniti.