منشاء میدان مغناطیسی زمین یک رمز و راز باقی مانده است وجود میدان مغناطیسی فراتر از 3.5 میلیارد سال پیش هنوز مورد بحث است. مواد معدنی میکروسکوپی که از مناطق باستانی جک هیلز ، واقع در استرالیا غربی ، کاوش شده اند ، مورد مطالعه زمین شناسی شدید قرار گرفته اند ، زیرا به نظر می رسد اثری از میدان مغناطیسی زمین است که به 4/4 میلیارد سال قبل می رسد. این تقریباً 1 میلیارد سال زودتر از زمانی است که قبلاً تصور می شد که میدان مغناطیسی منشا گرفته است و تقریباً به زمان شکل گیری سیاره خود باز می گردد. اما به همان اندازه جذاب که ممکن است این داستان اصلی باشد ، یک تیم تحت رهبری MIT اکنون برعکس شواهدی پیدا کرده است. در مقاله ای که امروز در Science Advances منتشر شد ، این تیم همان نوع کریستال ها به نام زیرکون را که از همان طغیان خاکبرداری شده بررسی کردند و به این نتیجه رسیده اند که زیرکون های جمع آوری شده آنها به عنوان ضبط کننده میدان های مغناطیسی باستان غیر قابل اعتماد هستند. به عبارت دیگر ، هیئت منصفه هنوز درمورد اینکه آیا میدان مغناطیسی زمین زودتر از 3.5 میلیارد سال قبل وجود داشته است یا خیر بحث دارند. Caue Borlina ، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه MIT می گوید: "هیچ مدرک مستندی برای وجود یک میدان مغناطیسی قبل از 3.5 میلیارد سال قبل وجود ندارد ، و حتی اگر زمینه ای وجود داشته باشد ، یافتن مدارک برای آن در زیرکون های جک هیلز دشوار خواهد بود."این نتیجه مهمی است به این معنا که می دانیم چه چیزی را نباید جستجو کنیم." تصور می شود كه میدان مغناطیسی زمین نقش مهمی در ساختن سیاره زمین بازی می كند. نه تنها یک میدان مغناطیسی جهت سوزنهای قطب نما ما را تعیین می کند ، بلکه به عنوان سپر نیز عمل می کند و باد خورشیدی را دور می کند که در غیر این صورت ممکن است به جو بخورد.
دانشمندان می دانند که امروزه میدان مغناطیسی زمین با استحکام هسته مایع کره زمین تأمین می شود. خنک کننده و تبلور هسته باعث تحریک مایع اطراف می شود و جریان های الکتریکی قدرتمندی ایجاد می کند که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که تا فضا امتداد دارد. این میدان مغناطیسی به عنوان ژئودینامو شناخته می شود. چندین شواهد نشان داده اند که میدان مغناطیسی زمین حداقل 3.5 میلیارد سال پیش وجود داشته است. با این حال ، تصور می شود كه هسته این سیاره تقریباً 1 میلیارد سال پیش شروع به تثبیت كرده است ، بدین معنی كه میدان مغناطیسی قبل از 1 میلیارد سال پیش باید توسط مکانیسم دیگری هدایت می شد. دقیقاً هنگامی که میدان مغناطیسی شکل گرفت می تواند به دانشمندان کمک کند تا بدانند که از آغاز چه چیزی ایجاد شده است. بورلینا می گوید منشاء میدان مغناطیسی زمین همچنین می تواند شرایط اولیه را که در آن نخستین اشکال حیات زمین به وقوع می پیوندند روشن کند. بورلینا می گوید: "در میلیارد سال اول زمین ، بین 4.4 میلیارد و 3.5 میلیارد سال ، این زمانی است که زندگی در حال ظهور بود." "این که آیا شما در آن زمان یک میدان مغناطیسی دارید ، پیامدهای متفاوتی برای محیطی که زندگی در زمین پدید آمده است ، دارد. این انگیزه کار ما است. " دانشمندان بطور سنتی از معادن سنگهای باستانی برای تعیین جهت و شدت میدان مغناطیسی زمین در طی زمان استفاده می کنند. با تشکیل و خنک شدن سنگ ها ، الکترون های موجود در دانه های فردی می توانند در جهت میدان مغناطیسی اطراف تغییر کنند. هنگامی که سنگ از دمای معینی خنک می شود ، به عنوان درجه حرارت کوری شناخته می شود ، جهت گیری الکترون ها در سنگ تنظیم می شود. دانشمندان می توانند سن آنها را تعیین کنند و از سنجشگرهای استاندارد برای اندازه گیری جهت گیری خود استفاده کنند و قدرت و جهت گیری میدان مغناطیسی زمین را در یک زمان معین برآورد کنند. از سال 2001 ، ویس و گروه وی مشغول مطالعه مغناطیس سنگهای جک هیلز و دانه های زیرکون بودند ، با هدف چالش برانگیز این که آیا آنها دارای سوابق باستانی میدان مغناطیسی زمین هستند یا خیر. ویس می گوید: "زیرکون های جک هیلز برخی از ضعیف ترین اشیاء مغناطیسی هستند که در تاریخ دیرینه شناسی مورد مطالعه قرار گرفته اند." علاوه بر این ، این زیرکن ها قدیمی ترین مواد شناخته شده زمین را شامل می شوند ، به این معنی که بسیاری از وقایع زمین شناسی وجود دارند که می توانند سوابق مغناطیسی آنها را دوباره تنظیم کنند. " در سال 2015 ، یک گروه تحقیقاتی جداگانه که همچنین مطالعه زیرکون های جک هیلز را آغاز کرده بودند ، ادعا کردند که آنها شواهدی از ماده مغناطیسی را در زیرکون ها یافتند که قدمت آنها 4.2 میلیارد سال قدمت برداشته است - اولین مدرکی مبنی بر وجود میدان مغناطیسی زمین قبل از 3.5 میلیارد سالها پیش سپس این تیم آزمایش های دقیقی روی این سه زیرکون انجام دادند تا مشخص شود چه نوع مواد مغناطیسی ممکن است حاوی آنها باشد. آنها سرانجام تشخیص دادند كه یک ماده معدنی مغناطیسی به نام مگنتیت در دو سه زیركون وجود دارد. این تیم با استفاده از یک آهنربای سنجی کوانتومی با وضوح بالا ، به بررسی مقاطع هر یک از دو زیرکون پرداختند تا محل مگنتیت در هر کریستال را ترسیم کنند. ویس می گوید: "تیمی كه مطالعه مغناطیسی زیركون اصلی را نشان داده است ، سزاوار اعتبار زیادی برای تلاش برای حل این مسئله فوق العاده چالش برانگیز است." وی گفت: "در نتیجه کار هر دو گروه ، اکنون ما چگونگی مطالعه مغناطیس مواد زمین شناسی باستانی را بسیار بهتر می فهمیم. اکنون می توانیم این دانش را بر روی سایر سیاره ای دیگر به کار گیریم.