Магнитные окаменелости с Земли помогут искать жизнь на Марсе
Международная команда ученых исследовала загадочные магнитные частицы, которые создавали древние морские организмы. Они необычно крупные, а находят их в отложениях на дне моря. Исследование показало, что гигантские магнитные окаменелости могли ранее служить животным для навигации, как встроенная система GPS. Они помогали ощущать изменения магнитного поля Земли.
Эти частицы из магнетита в 10–20 раз крупнее тех, что производят обычные магнитотактические бактерии. Ученые находят ископаемые разной формы: они похожи на иглы, веретена, пули и наконечники копий. До сих пор было неизвестно, какие организмы их создавали и зачем. Из-за большого размера считалось, что они плохо подходят для простой ориентации по магнитному полю. Существовала теория, что животные использовали их как щит от хищников из-за их твердости, а магнитные свойства не играли роли.
Однако не все исследователи были согласны с таким объяснением. Физик Серджио Валенсия и исследователь палеомагнетизма Ричард Харрисон выдвинули другую гипотезу. Они предположили, что существа использовали магнитные свойства частиц для навигации. С их помощью они могли определять свое местоположение по интенсивности и направлению магнитного поля.
Чтобы проверить идею, нужно было изучить трехмерную магнитную структуру ископаемых. Харрисон и Валенсия исследовали частицу в форме наконечника копья. Ее диаметр 1,1 микрометра, а длина 2,25 микрометра. Образец возрастом 56 миллионов лет нашли в осадках Северной Атлантики. Его предоставила команда Ляо Чана из Пекинского университета.
Главной задачей было изучить внутреннюю структуру, не разрезая и не разрушая образец, так как это изменило бы магнитную структуру. Это удалось сделать на источнике синхротронного излучения Diamond в Великобритании. Ученые применили новую методику, которую разработала Клэр Донелли из Института химической физики твердых тел Макса Планка. Метод рентгеновской птихографии с магнитным круговым дихроизмом позволил увидеть магнитную структуру во всем объеме, при этом не повредив ее.
Серджио Валенсия, который возглавил работу международной команды, поблагодарил экспертов за помощь. Команда смогла картировать весь объем образца в трех измерениях с высоким разрешением. По словам Валенсии, им удалось реконструировать все три компонента намагниченности с разрешением в несколько десятков нанометров.
Результаты показали, что частица магнетита содержит один магнитный вихрь (или же воронку, в оригинальной статье используется термин magnetic vortex). Этот вихрь сильно реагирует на пространственные колебания магнитного поля Земли. Он мог дать организму точный способ картировать интенсивность поля и использовать его для навигации.
Ричард Харрисон считает, что морские организмы, например рыбы, могли использовать это свойство. Даже если частицы изначально служили только броней, в ходе эволюции их могли приспособить для навигации. Использование магнитного поля Земли для навигации сегодня широко распространено в животном мире. Его наблюдают у моллюсков, амфибий, рыб, рептилий, птиц и млекопитающих. Гигантские магнитные окаменелости находят в отложениях возрастом до 97 миллионов лет. Это доказывает, что магнитная навигация развилась уже тогда.
Работа также важна для изучения Марса. На марсианском метеорите ALH84001 обнаружили частицы оксида железа, похожие на те, что создают земные бактерии. Их биологическое происхождение вызывает споры. Ричард Харрисон отметил, что теперь у ученых есть метод для исследования любых новых потенциальных магнитных окаменелостей с Марса. Серджио Валенсия добавил, что было бы интересно использовать эту технику для оценки морфологических и магнитных следов марсианских частиц. Это поможет в поиске признаков прошлой жизни.
Ранее американские ученые пришли к выводу, что марсианские ледники и вечная мерзлота могут служить идеальным природным хранилищем для древних микроорганизмов или их химических следов.
Иллюстрация Communications Earth and Environment
Самое популярное
