突破!關於地球磁極翻轉的速度,我們有迄今為止最精確的數據!
一項對中國洞穴深處石筍的分析揭示了地球歷史上發生的一件事的線索。
這種快速的波動不僅令人驚訝,而且在不久的將來,類似的突然轉變幾乎肯定會給高度依賴數字技術的社會帶來重大問題。
你只需要一個指南針,就能知道我們被一股與地球軸心相連的力量包圍著,它堅定地指向北極,而它的尾巴則顯示出通往南極的道路。
這種看不見的磁泡是由我們腳下深處帶電粒子的渦流產生的。但我們仍然對它的形成和磁場的演變知之甚少。
幸運的是,對於好奇的地質學家來說,磁場在地殼上留下了不可磨滅的印記。被凍結在凝固的火成岩中,磁化的礦物在冷卻之前可以提供關於磁場方向的線索。
所以想像一下法國地球物理學家Bernard Brunhes在1906年發現了磁化方向相反的火山岩時的驚訝吧。
20年後,日本地球物理學家Matuyama Motonori Matuyama驗證了Bruhnes的猜想,提供了第一個具體的證據,證明我們的磁場相當不穩定,而且並不總是指向同一個方向。
為了紀念他們的貢獻,該領域最後一次大逆轉是以兩位科學家的名字命名的。Matuyama-Brunhes邊界描述了78萬年前的一個事件,當時南方變成了北方,而北方變成了南方。
這是最後一次發生這種巨大的逆轉。被稱為地磁偏移的磁極位置發生的小偏差似乎要頻繁得多,包括大約41000年前的一次微弱的翻轉,當時磁場在幾個世紀里減弱到目前強度的5%。
確定我們對磁場變化的理解絕非易事,因為這個氣泡可以很好地保護我們不受來自太陽的高速帶電粒子的傷害。
沒有它,我們在地面和軌道上的許多電子技術都將被迫應對可能危及電路的轟擊。
澳大利亞國立大學的地球物理學家安德魯·羅伯茨說:「即使今天地球有很強的磁場,我們仍然很容易受到太陽風暴的影響,這些太陽風暴會破壞我們以電力為基礎的社會。」
如果磁場發生了變化,我們想在它發生之前就知道它。不幸的是,我們真的不知道要尋找什麼線索。火成岩在捕捉磁場方向的快照方面做得很好,但是在引線上的精細運動經常被忽略。
因此,羅伯茨和一個國際研究小組一起,尋找了一個增長緩慢的來源。在中國西南部貴州省,一個石筍生長在一個洞穴的地面上,證明了這一完美記錄。
這塊1米長(3英尺)的岩石的根是在約10.7萬年前首先沉積下來的。在接下來的一萬六千年里,它繼續積累著溶解的礦物質層,其中包括一種叫做磁鐵礦的鐵化合物,有助於記錄磁場的信息。
石筍被切割成190多個樣品,並用高解析度低溫磁力儀進行分析,提供了10萬年前地球磁場方向和強度的百年解析度。
在幾次較小的極性漂移中,他們在大約98000年前發現了一閃一閃的反轉,在此之前的一兩個世紀里一直保持在原處。
從地質學的時間尺度來看,這一過程的時間短得令人震驚,可能意味著我們的保護殼發生的任何重大變化都不會帶來太多預警。
羅伯茨說:「這一記錄為我們了解古代磁場行為提供了重要的線索。事實證明,古代磁場的變化比我們之前想像的要快得多。」
這些數據表明,隨著地球磁場減弱,其強度的波動會增加,這表明在靠近地球外核的地方,地質活動不穩定。
從技術上講,我們已經「逾期」了,不能再回頭了。不過,大自然並沒有寫日記,所以我們不確定自己應該有多擔心。
儘管如此,我們的磁場十年比十年弱,一些人推測它預示著另一場運動,即使不是全面逆轉。
像這樣的研究表明我們的磁場即將發生巨大的變化,所以科學家們注意到這一點是件好事。
這項研究發表在美國國家科學院院刊上。


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