地球磁場演變模式研究

科學家已鑒定了地球磁場在近1000年內的演變模式，提供了磁場如何工作的新見解，對以前不知道的領域的變化提供了可預測測量手段。

這一發現還使得研究者能利用這一地磁特徵來比較從大西洋和太平洋取出的沉積岩心，以更高的時間解析度研究地球的過去。
這一研究已發表在地球與行星科學快報上。

對於地球上的生命而言，地磁場非常關鍵。沒有地磁場，來自太陽的帶電粒子(太陽風)就會吹飛大氣層。地磁場還輔助人類導航和動物遷徙。幾個世紀以來的人類觀測和地質記錄表明，隨著時間推移，地磁場的強度和結構都將顯著變化。

credit: 煎蛋畫師BC

雖然地磁場很重要，但關於這些變化為何發生以及如何發生的問題仍然未能解答。地磁場的最簡單形式來自偶極子：一對同等帶相反電荷的電荷，就像是條形磁鐵。

俄勒岡州立大學博士後、研究第一作者Maureen "Mo" Walczak說道：「我們已經知道地球並非一個完美的偶極子，我們可以從歷史記錄中發現這些缺陷。我們發現非偶極結構並非短暫、不可預知之物。它們能存在很久，在1000年內不斷重複發生，一直持續到全新世。」

她補充道：「這有點像發現聖杯，雖然這並不完美。這是更好理解地磁場和以更精細尺度同步沉積岩心數據的重要一步。」

大約80萬年前，磁羅盤指針會指向南方，因為地球磁場與現在相反。一般每幾十萬年就會發生這樣的一次翻轉。

雖然科學家們已經很好地知道了地球磁場的反轉模式，另一種被稱為古地磁長期變化，或者PSV的地磁在固定極性之間周期性搖擺的模式，可能是理解地磁變化的關鍵。

地球的磁場並沒有與旋轉軸完美排列，這就是為什麼「地理北方」不同於「磁場北極」。在北半球，現在磁場的這種不一致顯然是由位於北美和亞洲地下的強地磁密度造成的。

俄勒岡州立大學古地磁專家、論文共同作者Joseph Stoner說道：「我們所不知道的是當前狀況是否具有某些長期的意義，我們發現的確具有。」

當北美地下或者「北美模式」的磁場更強時，就會在北太平洋形成大傾角和高強度，歐洲的低強度則形成北大西洋向西的下傾。這與歷史記錄更為一致。

另一種「歐洲模式」在某些方面正好相反。在北太平洋具有較小的傾角和低強度，形成北大西洋向東的下傾和歐洲的高強度。

Stoner說道：「事實證明，磁場比我們所認為的稍微簡單一點。這是相當簡單的振蕩，似乎是源於僅僅幾個具有較大空間影響的重複地方的地磁強度變化。我們還不確定是什麼引起了這種變化，不過猜測可能是多種因素的結合，包括可能被最底層地幔結構所帶偏的外地核的對流。」

研究者通過研究兩個來自阿拉斯加灣的高解析度沉積物內核，對該區域17400年的PSV進行了重構，從而鑒定了其中的模式。他們隨後將這些記錄與太平洋其他地方的沉積岩心進行了比較，以得到地磁特徵。地磁特徵是基於沉澱物中的磁鐵礦朝向，可以作為過去的磁記錄。

在岩心中發現的常見磁信號現在覆蓋了從阿拉斯加到俄勒岡州，再到夏威夷這一個區域。

Walczak 說道：「利用古地磁記錄的逆轉實現的遙遠環境重構的磁力校準為過去數十萬年內的情況提供了新知識。一致PSV地層學的發展將能使我們可能以短至幾百年這種尺度研究歷史記錄，比較大洋盆地的事件，真正著手處理氣候異常如何在星球上以與人類社會相關的尺度傳播的真相。」

論文原文：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.05.022

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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