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地球强大的磁场保护地球及其居民免受太阳风的全面冲击。太阳风是带电粒子的洪流，在金星和火星等防护较少的行星上，随着时间的推移，它剥夺了水资源并破坏了它们的高层大气。揭示磁场出现的时程以及产生磁场的机制（地球外核中对流流体的发电机）有助于约束地球的早期历史，包括地质、大气和天文过程的相互作用，这些过程使地球变得适宜居住。
发表在3月5日《科学》杂志上的一项跨学科研究试图做到这一点，提出了证据表明，早在34.5亿年前，地球就拥有了由发电机产生的磁场，大约在地球形成后十亿年左右。这项新研究将地球磁场的记录至少提前了2亿年；一个相关的研究小组在2007年提出了来自稍微年轻的岩石的类似证据，认为32亿年前存在强大的地球磁场。
罗切斯特大学地球物理学家约翰·塔杜诺和他的同事分析了来自卡普瓦尔克拉通的岩石，卡普瓦尔克拉通是靠近非洲南端的一个地区，拥有相对原始的太古宙早期地壳。（太古宙开始于大约38亿年前，结束于25亿年前。）
在2009年，塔杜诺的研究小组发现，一些岩石在34.5亿年前被磁化，大致与地球最早生命的直接证据在35亿年前相吻合。但是，不能排除磁性的外部来源，例如太阳风的爆发。例如，金星自身缺乏强大的内部磁场，但确实拥有微弱的外部磁场，这是由太阳风撞击行星稠密的大气层而引起的。
磁场测量
这项新研究检查了在卡普瓦尔岩石上留下磁性所需的磁场强度；它的结论是，当时的磁场强度是现在强度的50%到70%。这个值比外部磁场（如微弱的金星磁场）所期望的值大得多，这支持了当时地球内部存在发电机的说法。
有了对早期磁场的额外约束，研究人员能够推断出该磁场在多大程度上可以阻止太阳风。该小组发现，早太古宙的磁层顶（磁场与太阳风相遇的空间边界）距离地球约30000公里或更少。磁层顶在今天大约是这个距离的两倍，但可能会因太阳的极端能量爆发而发生偏移。“三十五亿年前的那些稳定状态条件与我们今天在严重太阳风暴期间看到的情况相似，”塔杜诺说。研究人员说，由于磁层顶如此接近地球，地球可能没有完全免受太阳风的影响，并且可能在早期失去了大部分水分。
寻找可居住系外行星的线索
随着研究人员加紧努力寻找太阳系外第一颗真正类似地球的行星，塔杜诺说，在模拟行星的潜在可居住性时，恒星风、大气和磁场之间的关系应该发挥作用。“在研究系外行星时，这显然是一个需要考虑的变量，”他说，并补充说，磁场对行星水预算的影响似乎尤为重要。
该领域的一位科学家认为这些结果是合理的，但仍有一些疑问。“我认为塔杜诺和他的合著者正在做的工作真的很令人兴奋，”华盛顿大学塔科马分校的地质学家彼得·塞尔金说。“他们开发的工具具有巨大的潜力，可以用来研究比以前任何人进行古地磁研究的岩石更古老的岩石。”
但他指出，即使是相对原始的卡普瓦尔克拉通岩石，也经历了数十亿年的低级矿物学和温度变化。“它们并不完全处于最初的状态，”塞尔金说，“而这正是许多古地磁学家避开这类岩石的原因。”塞尔金赞扬塔杜诺和他的合著者尽其所能地证明磁化的样品已进行了最少的改变，但他希望看到更多的岩石学和矿物学分析。“我认为我们仍然需要了解塔杜诺和他的合著者在这项研究中使用的矿物，以便能够完全接受这些结果，”他说。
多伦多大学的地球物理学家大卫·邓洛普对此更加确信，称这项工作是“非常谨慎的演示”。他说，磁场强度“可以相当自信地”分配到34亿到34.5亿年前的时间间隔。“进一步揭开地球发电机启动的阴影将会令人兴奋，但这似乎不太可能，”邓洛普说。“在其他任何地方，大自然都没有如此仁慈地保存下几乎原始的剩余磁性载体。”