为什么地球的南北极的地磁极每5000万年会互换一次？

Question

如题所述

Answer 1

磁极翻转之谜众所周知，地球的磁场会以一种有些令人不安的规律翻转方向：磁北极向南极切换，反之亦然。人们对推动这种变化的过程知之甚少。科学家们已经知道的是，最后一次逆转发生在大约77.3万年前，但在星球的核心究竟发生了什么，依然不为人所知。然而，一项新研究可能有助于我们了解其根本原因。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的可能影响。漫长过程威斯康星大学麦迪逊分校的布拉德·辛格和他的同事们，在发表于《科学进展》的论文中，计算出地球一次磁场逆转大约需要2.2万年。在以前的研究推算中，这种现象被认为只会持续4000—9000年。新的数字意味着，磁场转换是一个比人们所想象的更加混乱的事件。辛格说：“我们的研究指出，地球磁场逆转是一个更加漫长而复杂的过程。”为了进行计算，辛格的团队使用了一系列数据，这些数据包含有关地球先前磁极转换的历史信息—这一转换被称为布容尼斯-松山反转。其中一个证据是熔岩流，因为当熔岩硬化时，其中富含铁的矿物会与行星磁场的方向一致，因此可以把它作为“时间胶囊”使用。研究人员检查熔岩流中氩的同位素与它们的关系，并绘制出特定时间点磁场活动的清晰图像。磁场弱化研究结果表明，地球的磁偶极场在大约79.5万年前开始崩溃，并经历了所谓的“偏移”。在偏移过程中，相较其原始强度，磁场强度降到了很低的水平，但不会发生逆转。最后一次变化—拉尚事件—发生在距今大约4.1万年前。在偏移或翻转期间，磁场将会弱化，并允许更多的宇宙射线到达行星表面。在78.4万年前略微恢复之后，地球磁场再次坍塌，然后在1.1万年后转向，最终的极性逆转过程持续了大约4000年。“熔岩流记录显示的是地球磁场达到最终反转之前，矿物发生的几次方向变化。”辛格说。这些结果可能对地球的下一次磁性逆转产生重要影响。一些科学家认为，地球可能正在接近下一次翻转。在偏移或翻转期间，磁场将会弱化，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，它们可能会对地球上的生命造成破坏。此外，轨道上的卫星将不再拥有行星的磁场来保护其敏感电子设备，更容易受到宇宙射线的伤害。“如果偶极子消失了，保护我们免受宇宙射线粒子入侵的屏障也将消失。”欧洲环境地球科学研究与教学中心的昆汀·西蒙说，他并没有参与这项研究。争议待定通过确定磁极逆转的持续时间，研究人员还有可能调查事件发生期间，地球核心所发生变化的细节。辛格说：“地球内核是固态的。如果关闭液体外核中的磁场，固态内核内部的磁能需要数千年的时间才能消失。”然而，并非每个人都同意辛格的发现。同样在欧洲环境地球科学研究_教学中心工作的尼古拉斯·托韦尼表示，从海底采集的沉积物岩心中的证据表明，最短的磁极反转持续时间为8000年，而不是2.2万年，并且熔岩流数据无法“提供可靠的时间序列”。辛格针锋相对地指出，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，托韦尼和他的同事们没有考虑逆转发生之前的现象。未来将出现更多的数据和分析，以及更完整的地球核心模型，这些应该有助于解决磁极逆转所需的确切时间问题，并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