Trường địa từ của Trái đất và hàm lượng oxy trong bầu khí quyển thực sự có thể có mối quan hệ chặt chẽ với nhau! Một nghiên cứu mới phát hiện rằng độ mạnh của trường địa từ của Trái đất cùng với hàm lượng oxy trong bầu khí quyển đã tăng hoặc giảm gần như đồng thời trong suốt 540 triệu năm qua, cho thấy có sự liên quan nào đó giữa hai yếu tố này, và những lực từ sâu trong lòng Trái đất có thể ảnh hưởng rất lớn đến khả năng cư trú trên bề mặt hành tinh.
Trường địa từ của Trái đất phát sinh từ chuyển động đối lưu của kim loại lỏng trong lõi của hành tinh, quá trình này được gọi là hiệu ứng máy phát điện, nhưng quá trình đối lưu này không phải lúc nào cũng ổn định, vì vậy trường địa từ sẽ thay đổi theo thời gian.
Trường địa từ là yếu tố cực kỳ quan trọng để duy trì bầu khí quyển, các nhà khoa học cũng suy đoán rằng trường địa từ là yếu tố quan trọng cho khả năng cư trú của các hành tinh và sự hình thành của sự sống, nhưng gần như không có bằng chứng trực tiếp cho thấy trường địa từ có mối quan hệ lâu dài với sự tồn tại của sự sống, do đó, trong các nghiên cứu về sự thay đổi hàm lượng oxy trong bầu khí quyển theo thời gian, phần lớn các mô hình hệ thống Trái đất đã không bao gồm tham số của trường địa từ.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới chỉ ra rằng có một mối liên hệ mạnh mẽ giữa trường địa từ của Trái đất và hàm lượng oxy trong bầu khí quyển.
Chúng ta có thể lần theo lịch sử của trường địa từ của Trái đất qua các khoáng vật bị từ hóa, khi khoáng chất này theo magma từ các khe nứt giữa các mảng kiến tạo lên bề mặt và làm mát để hình thành đá mới, chỉ cần khoáng chất không bị quá nhiệt, chúng sẽ giữ lại dấu hiệu của trường xung quanh vào thời điểm đó; bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng có thể suy luận sự thay đổi oxy qua các thành phần hóa học của những đá và khoáng chất cổ xưa này (vì thành phần hóa học phụ thuộc vào lượng oxy có sẵn tại thời điểm hình thành).
Cho đến nay, chưa có nhà khoa học nào so sánh chi tiết mối quan hệ giữa trường địa từ và hàm lượng oxy, vì vậy khi nhóm các nhà địa vật lý của NASA tại Trung tâm Không gian Goddard do Weijia Kuang dẫn dắt phân tích hai tập dữ liệu độc lập này, họ đã ngạc nhiên phát hiện rằng 540 triệu năm trước, trường địa từ và hàm lượng oxy trong bầu khí quyển đã tuân theo mô hình tăng/giảm tương tự, trong khi thời điểm sự sống phức tạp trên Trái đất xuất hiện cũng có thể được truy ngược về sự bùng nổ Cambri (Cambrian Explosion) cách đây 541 triệu năm.
Các nhà nghiên cứu vẫn chưa chắc chắn ai là người chi phối mối quan hệ này, Weijia Kuang giải thích rằng nếu độ mạnh của trường địa từ kiểm soát hàm lượng oxy, nguyên nhân có thể là trường địa từ ngăn cản các phân tử trong bầu khí quyển thoát quá mức, đồng thời chặn các tia X và bức xạ cực tím dư thừa tiếp cận bề mặt, bảo vệ các thực vật sản sinh oxy.
Nếu hàm lượng oxy trong bầu khí quyển quyết định độ mạnh của trường địa từ, điều này có nghĩa là cấu trúc mảng kiến tạo có vai trò quan trọng, vì sự di chuyển của các mảng sẽ thu hồi oxy vào bên trong Trái đất, do đó có thể ảnh hưởng gián tiếp đến trường địa từ.
Nhưng cũng có khả năng thứ ba, đó là tồn tại một quá trình hóa học hoặc vật lý địa cầu chưa được biết đến, độc lập kiểm soát tốc độ đồng bộ giữa trường địa từ và hàm lượng oxy trong bầu khí quyển.
Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các yếu tố hóa học và vật lý địa cầu khác có thể liên quan đến trường địa từ và hàm lượng oxy trong bầu khí quyển, để xác nhận xem liệu có sự liên hệ sâu sắc hơn giữa nội thất Trái đất và môi trường bề mặt hay không, điều này cũng có thể mang lại manh mối quý giá cho các nhà khoa học trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.
(Hình ảnh đầu tiên: NASA)