为什么地球南北极的地磁极每5000万年变化一次？

众所周知，地球磁场会以某种令人不安的方式翻转:磁北极切换到南极，反之亦然。人们对推动这种变化的过程知之甚少。科学家已经知道的是，最后一次逆转发生在大约77.3万年前，但行星核心发生了什么仍然未知。然而，一项新的研究可能会帮助我们理解根本原因。这项新研究表明，磁场逆转所需的时间比我们想象的要长得多。这些发现将指出下一次翻转对人类可能产生的影响。威斯康星大学麦迪逊分校的布拉德·辛格(Brad Singer)和他的同事在《科学进展》(Science Progress)上发表的一篇论文中计算出，地球磁场逆转一次大约需要22000年。在以前的研究中，这种现象被认为只能持续4000-9000年。新的数字意味着磁场转变是一个比人们想象的更加混乱的事件。辛格说:“我们的研究指出，地球磁场的逆转是一个更漫长、更复杂的过程。”为了进行计算，辛格的团队使用了一系列数据，这些数据包含了关于地球先前磁极转换的历史信息——这种转换被称为不伦瑞克-松山反转。证据之一就是熔岩流，因为当熔岩变硬时，其中的富铁矿物会与行星磁场同向，所以可以作为“时间胶囊”。研究人员检查了熔岩流中的氩同位素与它们之间的关系，并绘制了一幅特定时间磁场活动的清晰图片。磁场减弱的研究结果表明，地球的磁偶极子场在大约79.5万年前开始坍缩，经历了所谓的“偏移”。在迁移过程中，磁场强度与它原来的强度相比，下降到很低的水平，但不会逆转。最后一次变化——腊上事件——发生在大约41亿年前。在偏转或翻转过程中，磁场会减弱，并允许更多的宇宙射线到达行星表面。在784000年前稍有恢复后，地球磁场再次崩溃，1.1，000年后又转向。最终的极性反转过程持续了大约4000年。“熔岩流记录显示，在地球磁场达到最终逆转之前，矿物发生了几次方向变化。”辛格说。这些结果可能会对地球的下一次磁反转产生重要影响。一些科学家认为，地球可能正在接近下一次翻转。在偏转或翻转过程中，磁场会减弱，并允许更多的宇宙射线到达行星表面。如果太多来自太空的高能粒子到达地面，可能会对地球上的生命造成伤害。此外，轨道上的卫星将不再有地球磁场来保护其敏感的电子设备，更容易受到宇宙射线的影响。“如果偶极子消失了，保护我们免受宇宙射线粒子伤害的屏障也会消失。”欧洲环境地球科学研究和教学中心的昆廷·西蒙说，他没有参与这项研究。通过确定磁极反转的持续时间，研究人员还可以调查事件期间地球内核变化的细节。辛格说:“地核是固体。如果关闭液体外核的磁场，固体内核内部的磁能要消失需要几千年的时间。”然而，并不是所有人都同意辛格的发现。同样在欧洲环境地球科学研究和教学中心工作的尼古拉斯·托维尼(Nicholas Tovini)表示，从海底沉积物岩芯中收集到的证据表明，磁极反转的最短持续时间是8000年，而不是22000年，熔岩流数据无法“提供可靠的时间序列”。辛格指出，熔岩流数据的可靠性已经在其他观测中得到证实。辛格认为，托维尼和他的同事们在这种现象发生之前并没有考虑逆转它。未来会有更多的数据和分析，以及更完整的地核模型，这应该有助于解决磁极反转所需的确切时间问题，让我们更好地预测地球磁场下可能存在的东西。来源:看世界