重要假说被推翻：寒武纪生命大爆发与地球磁场翻转有关？

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

有研究认为，在新元古代晚期-寒武纪早期，地球的自转轴发生巨大变化，地理上的南北极位置移动，导致地表上生物的活动环境变动剧烈，才促成了寒武纪生命大爆发。但是，新研究显示，可能当时地球没转，转动剧烈的是地磁场。

文 | 闻静

地磁场由地核中物质的运动产生，透过地表一直延伸到外太空，保护地球上的生命免受太阳风、高能宇宙射线的伤害。在地球历史上，内核的诞生对地磁场造成了很大的扰动。新研究显示，寒武纪生命大爆发与当时磁场的变化有关。

地球内核从无到有

地磁场是由地核中流动的磁性物质产生的，这些流动的磁性物质主要在外核中，而内核是一个固态的铁球。地磁场可以抵御太阳风对大气圈的侵蚀，并阻挡着高能宇宙射线，从而保护着生活在地球表面的生物。像地球的"好兄弟"火星，就没有磁场的保护，它的核心是完全凝固的状态，没有磁性物质流动，因此，我们现在观察不到火星上有生命存在的迹象。

地球的固态内核经历了一个从无到有的过程，并且现在还在逐渐增大，可能最后也会完全凝固，但那对人类来说太遥远了，所以我们不必忧虑将面对现在火星那样的困境。（想了解更多，请戳：地核正在快速凝固？地球会像火星一样变得毫无生机吗）

回顾地球的历史，我们可以说，在地球生命的起源和演化中，地磁场的演化占据着举足轻重的地位。

通常认为，地球的固态内核在新元古代晚期 -- 也就是在寒武纪到来之前 -- 开始出现，之后继续生长，体积逐渐增大，一直到现在的大小。科学家之所以这么认为，是因为古地磁证据显示，新元古代晚期地磁场极性频繁倒转，而且强度是现有记录中最低的。

科学家推断，在固态内核初始形成时，地核结构发生了重大变化，扰乱了原来的地磁场，出现了地磁极性频繁倒转、磁场强度减弱等现象。

真极移促成寒武纪生命大爆发？

对地球上的生物演化来说，内核初始形成带来的不稳定现象显然是不利的。此后，地磁场经历了由失稳状态恢复到相对稳定状态的过程，科学家们也一直在探究这个恢复机制，以及恢复过程对前寒武纪-寒武纪的生物演化有什么影响。

有观点认为，在早寒武世期间（寒武纪的三个时期中距今最远的一个时期，最接近新元古代晚期），地球发生了幅度约为 90° 的真极移，而这个真极移就是导致寒武纪生命大爆发的一个重要原因。

真极移是指由于地球各部分的质量分布发生变化，地球外部的固态圈层（包括地壳以及地幔上部）相对内部圈层发生旋转，并进一步导致地球自转轴变化，地理南、北极的位置偏移等。90° 的真极移相当于原来的极点到达了接近赤道的位置。

支持这个观点的科学家认为，真极移造成地球上陆地和海洋的纬度位置发生巨大变化，以及各海平面发生大幅度升降，进一步影响了生物赖以栖息的地表环境，甚至导致气候带和生态系统重组，这些变化加速了地球上生物的演化进程。

地磁极变化而非自转轴变化？

近日，发表在《自然・通信》（Nature Communications）的一项研究，对"真极移促成寒武纪生命大爆发"的观点提出了质疑。

在新研究中，南京大学李永祥教授带领的团队对晚寒武世（寒武纪的三个时期中距今最近的一个时期）的地磁磁极变化进行了研究。结果显示，在当时，地球的磁极可能发生了快速摆动，幅度大约有 90°，但是只持续了大约 8 万年。

如果要比较 90° 的真极移和 90° 的地磁极摆动的话，其实二者的特征非常相似，并且对真极移和地磁极摆动的判定都是依赖于对古地磁的研究。所不同的是，地球没办法在这么短的时间内（8 万年），发生如此大幅度的真极移。

地磁极摆动也会对地球上的生物造成影响，但是相对来说变动不算太剧烈。并且，在当时的地球上，依靠地磁场进行迁徙活动的动物、利用电磁效应开展各种生产生活活动的人类都还没有出现，那么，地磁场变化造成的影响可能就更有限了。

地磁场是什么时候稳定下来的？

在新研究中，科学家还推断出，从诞生之初到寒武纪晚期，地球内核可能一直都没有变得足够大，因此，对地磁场一直存在扰动作用。而直到寒武纪晚期-奥陶纪早期，地磁场才稳定下来，同时，地球的海洋生物多样性和海洋氧含量增加，地球也出现了显生宙（指从寒武纪开始到现在；有别于之前的冥古宙、太古宙、元古宙，该时期有较多的生命活动）特有的地磁场状态。

科学家认为，在寒武纪时，地球的自转是稳定的。但即使地球的维度没有发生巨大且快速的变化，地磁场从内核诞生造成的扰动中恢复的过程，也在一定程度上促进了地球上生命的演化，让生物多样性得以在这一时期大幅度提高。

参考文献：

• Late Cambrian geomagnetic instability after the onset of inner core nucleation | Nature Communications