地球最早的土地，炎熱而地獄，是從上方遮擋的。研究人員發(fā)現(xiàn)了更多證據(jù)，證明我們的星球在42億年前就具有強(qiáng)磁場(chǎng)，比以前想象的要早十億分之三，而在地球形成后僅3.5億年就有四分之三。這個(gè)領(lǐng)域本來(lái)可以屏蔽地球，保護(hù)地球上的大氣層不被太陽(yáng)中的高能粒子剝奪，甚至可以幫助生命站穩(wěn)腳跟。

幾乎沒有幸存的巖石需要研究，地質(zhì)學(xué)家努力地重建了稱為Hadean的時(shí)間，該時(shí)間從45.5億年前到40億年前。但是，在來(lái)自西澳大利亞州杰克希爾斯(Jack Hills)的30億年前的年輕巖石中，可以找到零碎且有爭(zhēng)議的線索。這些巖石包含一種名為鋯石的堅(jiān)硬礦物的微小晶體，這些晶體甚至從更舊的塊上脫落：42億年前由冷卻巖漿形成的Hadean巖石。

紐約羅徹斯特大學(xué)地球物理學(xué)家約翰·塔杜諾(John Tarduno)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際小組認(rèn)為，這些晶體還保存著古老磁場(chǎng)的證據(jù)。并非所有的研究人員都對(duì)這一結(jié)果深信不疑，因?yàn)檫@將使地球磁場(chǎng)的公認(rèn)誕生日期推遲7.5億年。“有一個(gè)大型研究小組試圖證明我們的結(jié)果是錯(cuò)誤的，”塔杜諾說(shuō)。“這是科學(xué)的一部分。”

Tarduno和他的同事在2015年《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)分析中首次報(bào)告了這些領(lǐng)域。大約兩打鋯石中夾雜著甚至更細(xì)的含鐵礦物磁鐵礦晶粒，這些晶粒有效地將每個(gè)晶體變成了微型棒狀磁鐵。研究人員發(fā)現(xiàn)，晶粒所保持的磁場(chǎng)全部對(duì)齊，只有當(dāng)磁鐵礦在冷卻時(shí)暴露于磁場(chǎng)時(shí)才會(huì)發(fā)生。

塔爾杜諾的團(tuán)隊(duì)說(shuō)，磁化作用是在42億年前留下的，當(dāng)時(shí)原始的含鋯石巖石開始冷卻。但是，如果磁鐵礦晶粒在其歷史上的任何時(shí)候變得足夠熱(約600°C以上)，它們將失去磁取向并在它們?cè)俅卫鋮s時(shí)獲得新的磁取向。麻省理工學(xué)院(MIT)的地質(zhì)學(xué)家本杰明·魏斯(Benjamin Weiss)說(shuō)，這種加熱事件可能發(fā)生在大約26億年前。他說(shuō)：“這些鋯石有著令人難以置信的悠久歷史，而且基本上是未知的歷史。”

在今天的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，塔爾杜諾的團(tuán)隊(duì)編組了一條新的證據(jù)線，表明磁化發(fā)生在哈德亞人身上，而不是很久以后。鋯石晶體包含富含鋰離子的區(qū)域，當(dāng)加熱時(shí)，這些區(qū)域會(huì)通過稱為化學(xué)擴(kuò)散的過程隨時(shí)間流向鄰近區(qū)域。Tarduno和他的同事在他們的三個(gè)鋯石晶體中測(cè)量了這些區(qū)域邊界上的鋰濃度。在兩個(gè)國(guó)家，他們發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散的證據(jù)有限。塔杜諾(Tarduno)表示，這是他們?cè)?2億年的歷史中從未將溫度升高到600°C以上的跡象，并且它們的磁信號(hào)是原始的。“我認(rèn)為這是一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。”

更重要的是，單晶鋯石確實(shí)顯示出加熱的跡象，這是另一種異常值：它保留了異常弱的磁信號(hào)。2015年，Tarduno及其同事得出結(jié)論，這可能是42億年前磁場(chǎng)變化異常的證據(jù)。但他說(shuō)，現(xiàn)在看來(lái)，這種特殊的鋯石后來(lái)獲得了磁性，并且在討論地球最早的磁場(chǎng)時(shí)可以忽略其微弱的信號(hào)。塔杜諾說(shuō)，這樣做表明哈迪亞地球?qū)嶋H上有一個(gè)磁場(chǎng)，其核心有一個(gè)攪拌的發(fā)電機(jī)，與今天運(yùn)行的一樣強(qiáng)大。

加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的地質(zhì)學(xué)家馬克·哈里森(Mark Harrison)對(duì)此新分析并不信服，因?yàn)殇囯x子在邊界上擴(kuò)散需要高溫和長(zhǎng)時(shí)間。如果加熱事件使鋯石達(dá)到600°C以上，但僅持續(xù)了10,000年(對(duì)地質(zhì)學(xué)家來(lái)說(shuō)是轉(zhuǎn)瞬即逝的)，那將是足夠的時(shí)間來(lái)重置鋯石的磁性，而不會(huì)擴(kuò)散鋰。他說(shuō)：“我認(rèn)為這甚至不是遙不可及的證據(jù)。”