牛津大学和麻省理工学院牵头的一项新研究恢复了 37 亿年前的地球磁场记录，发现它与当今地球周围的磁场非常相似。该研究结果今天发表在《地球物理研究杂志》上。

如果没有磁场，地球上的生命就不可能存在，因为磁场可以保护我们免受有害的宇宙辐射和太阳发射的带电粒子(即“太阳风”)的伤害。但到目前为止，尚无可靠的日期可以确定现代磁场的首次形成时间。

在这项新研究中，研究人员检查了格陵兰岛伊苏阿的一系列古代含铁岩石。铁颗粒有效地充当微型磁铁，当结晶过程将它们锁定到位时，可以记录磁场强度和方向。研究人员发现，距今 37 亿年前的岩石捕获的磁场强度至少为 15 微，与现代磁场(30 微)相当。

这些结果提供了根据整块岩石样本得出的地球磁场强度的最古老估计值，与以前使用单个晶体的研究相比，该评估更为准确、可靠。

首席研究员克莱尔·尼科尔斯教授(牛津大学地球科学系)表示：“从如此古老的岩石中提取可靠的记录极具挑战性，当我们在实验室分析这些样本时，看到原始磁信号开始出现，真的令人兴奋不已。这是一个非常重要的进步，因为我们试图确定地球生命首次出现时古老磁场的作用。”

虽然磁场强度似乎保持相对稳定，但太阳风在过去明显更强大。这表明随着时间的推移，地球表面对太阳风的保护不断增强，这可能使生命得以迁往大陆，离开海洋的保护。

地球磁场是由液态外核中的熔融铁混合产生的，在内核凝固时，浮力驱动，从而产生发电机。在地球早期形成期间，固体内核尚未形成，因此早期磁场如何维持仍是一个悬而未决的问题。这些新结果表明，驱动地球早期发电机的机制与产生当今地球磁场的凝固过程同样有效。

了解地球磁场强度随时间如何变化也是确定地球内部固体核心何时开始形成的关键。这将有助于我们了解热量从地球深处流失的速度有多快，这对于理解板块构造等过程至关重要。

重建如此久远的地球磁场面临的一个重大挑战是，任何加热岩石的事件都可能改变保存的信号。地壳中的岩石通常具有漫长而复杂的地质历史，会抹去以前的磁场信息。然而，伊苏阿表壳带具有独特的地质结构，位于厚厚的大陆地壳之上，保护它免受广泛的构造活动和变形的影响。这使得研究人员能够建立一套明确的证据来支持 37 亿年前磁场的存在。

研究结果还可能为我们的磁场在塑造我们所知道的地球大气层的发展中的作用提供新的见解，特别是在气体逃逸方面。目前无法解释的现象是 25 亿多年前，惰性气体氙从我们的大气中消失了。氙相对较重，因此不太可能简单地从我们的大气层中飘出。最近，科学家们开始研究带电氙粒子被磁场从大气中去除的可能性。

未来，研究人员希望通过检查加拿大、澳大利亚和南非的其他古代岩石序列，扩大我们对大约 25 亿年前地球大气中氧气上升之前的地球磁场的了解。更好地了解地球磁场的古代强度和变化将有助于我们确定行星磁场是否对于行星表面孕育生命及其在大气演化中的作用至关重要。