大约5.65亿年前，地球上的生命躲过了一劫。根据1月28日发表在《自然地球科学》上的一项研究，磁层——像保护罩一样环绕我们星球的磁场——已经退化到有史以来最低的强度。失去这种屏蔽，地球可能会遭受来自太阳的大气侵蚀爆发的冲击，逐渐失去大部分空气和水，直到变得像今天的火星一样干燥荒凉。
相反，根据该研究的作者的说法，在地球内部深处正在发生一件事情，这将有助于磁层反弹。地球的液态铁内核结晶，地球物理学家称之为“成核”的过程。一旦凝固，旋转的核心就像一个旋转的发动机，加强了环绕地球的保护性电磁气泡，避免了全星球范围的破坏。反过来，这可能为寒武纪大爆发奠定了基础，大约在5.41亿年前，生物圈突然经历了地球历史上最大规模的进化扩张。
为了测量5亿多年前地球的磁场，罗切斯特大学的地球物理学家约翰·塔杜诺和同事们研究了魁北克省称为塞普蒂尔侵入岩带的火成岩带中古老硅酸盐晶体中的磁性颗粒。火成岩带由在到达地表之前冷却的上升岩浆形成。当岩浆冷却时，古强度，或者说当时地球磁场的强度，被锁定在晶体中。
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地球物理学家通过加热单晶体使其退磁，然后在磁场中重新加热样品以赋予磁性，从而确定了当时的古强度。研究人员在估计的75,000年晶体冷却期间对结果进行平均后确定，大约5.65亿年前的古强度比现代地球磁层弱大约10倍——这一发现与绘制地质时期磁层缓慢稳定增强的独立研究结果一致。塔杜诺和他的同事们推测，地球不断增长的核心导致了这种上升：随着内核结晶，铁和其他重元素向中心坠落，在核心的外部区域留下了较轻元素的液态层，引发了驱动地球发电机的长期对流。
据该研究以外的科学家称，关于地球古代磁场的见解既不确定又罕见。“从更早的时间段获取任何古地磁样本都非常重要，因为我们拥有的数据太少了，”约翰霍普金斯大学的地球物理学家萨宾·斯坦利说。“目前，这只是特定时间间隔的一个数据点。”她表示，需要更多的数据点，尽管她也指出，磁层在5亿年期间的明显强度增加确实支持了研究人员的分析。厄瓜多尔雅柴科技大学的地球物理学家伊丽莎·皮斯帕警告说，塔杜诺小组使用的单晶体方法尚未被普遍接受。“古地磁学界的一些主要研究人员对此持非常怀疑的态度，”她说。另一方面，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员克里斯塔·索德伦德表示，该团队的结果与核心热演化的其他几种模型以及大量的其他古地磁观测结果一致。
防护罩失效
塔杜诺和他的同事们发现的磁场减弱大约与5.42亿年前的埃迪卡拉纪末期灭绝事件同时发生——这是一个原始的、固着的、生活在海洋中的生物的大规模死亡事件，发生在寒武纪大爆发之前。2016年，罗马萨皮恩扎大学的地质学家卡洛·多格里奥尼提出，寒武纪新生物的繁荣部分原因是磁场强度的增长。“埃迪卡拉纪之后，磁偶极子在增加，”多格里奥尼说。“我们有一个良好且厚实的大气层，可以保护我们免受电离辐射，因为我们有一个良好而强大的磁场。”化石证据表明，在埃迪卡拉纪末期灭绝事件中幸存下来的生物是通过钻入海底而存活下来的——这是固定的埃迪卡拉纪生物群没有的特征，这些生物群已经灭绝了。至于杀戮的真正罪魁祸首，佛罗里达大学的地质学家约瑟夫·米尔特在2016年的一项研究中，将罪责归咎于有害的紫外线和宇宙辐射，这些辐射在穿过古代地球减弱的磁场和稀薄的大气层后照射到地表。“当防护罩失效时，埃迪卡拉纪的生物灭绝了，为后来的寒武纪大爆发清理了生态空间，”他说。
塔杜诺敦促人们谨慎。“这个[假设]的问题在于，地质记录中关于它的证据非常稀少，”他说。“如果我们看看其他磁场非常微弱的时期，那将是在磁场反转的最深处。所以那是一个非常短的时间段，可能只有几百到几千年。”
米尔特承认，其他磁场不稳定时期与灭绝事件没有明显的联系。“但事实是，在很长一段时间内，地球的磁场总体上较弱，这导致了灭绝，”他说。“我看待这个问题的方式是，从埃迪卡拉纪到早寒武纪，我们经历了很长一段时间的弱磁场。”
塔杜诺说，尽管失去了磁场的保护，地球的大气层和埃迪卡拉纪生物生活在海洋中的事实为他们提供了足够的屏蔽，以抵御有害辐射。但米尔特指出，埃迪卡拉纪早于陆生植物的存在，而陆生植物使现代水域被有机物质所覆盖；可能是埃迪卡拉纪海洋的水域异常清澈，允许紫外线到达更深的深度。“水确实会衰减紫外线，但它不是万能的，”他说。“紫外线可以穿透到相当深的深度，大约10米左右。许多埃迪卡拉生物可能生活在比这更浅的水域。”
英格兰利物浦大学的地球科学家考特尼·斯普林没有参与这两项研究，他说需要更多的数据来确定埃迪卡拉纪灭绝的驱动因素。“我确实认为，未来有途径可以更高层次地理解这一点，”她说。她指出，一种途径是确定当时世界各地磁场是否都减弱了，或者这种现象是否局限于塞普蒂尔侵入岩带周围。另一个方向是更好地限制磁层变迁的时间。
最终，斯普林说，确定埃迪卡拉纪灭绝的原因对于理解此后生命的进化至关重要。“这对今天地球正在发生的事情，我们正在看到的地球气候的现代变化，以及帮助我们理解人类可能导致[这种]大规模生态崩溃的过程具有重要意义，”她补充道。“它帮助我们推断出我们自己的未来。”