為什麼地球的磁場可能不會翻轉？

地球磁場的逐漸減弱引起了人們的擔憂，即磁場可能會翻轉，改變南北磁場。但現在新的研究表明，這個領域以前也處於類似的狀態——沒有採取任何行動。在4月30日發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)雜誌上的一項研究中，研究人員比較了由地球磁芯翻騰產生的磁場和過去的磁場。

一種顯示地球磁場的模型，在兩次偏移中，當磁北極和南北極明顯減弱時,最重要的是大約41000年前的Laschamp旅行。底部是大約34000年前的莫諾湖之旅。圖片：University of Liverpool

他們發現今天的模式與過去五萬年中最嚴重的兩種情況不同，當時磁場幾乎顛倒了。相反，現代的磁場在其他兩個時期(49000年前)和46000年前，在磁場搖擺的時候出現了類似的現象，但並沒有改變。不過，作者寫道，即使是搖擺不定，也可能產生影響。如果磁場繼續減弱，它可能會影響到類似於低地球軌道衛星上的電子設備，即使沒有完全逆轉磁北和南。

保護功能

地球的地磁場保護地球表面不受太空中帶電粒子的破壞，所以它對地球上生命和電網都很重要。「太陽風暴」以高於通常水平的帶電粒子方式，會造成衛星通訊甚至電網的問題，就像2003年發生的那樣，當時「萬聖節風暴」迫使飛機改道，並在瑞典部分地區停電一小時。目前磁北極離北極很近，而磁南極靠近南極。這是大約78萬年前的事了——最後一次地磁場發生了徹底的逆轉，磁極北和南互換位置。但是這個領域已經貶值5%每世紀以來直接觀察開始於1840年和間接觀測暗示這種疲軟可能已經持續了至少2000年。

一個特別脆弱的區域叫做南大西洋異常，它從南非延伸到智利，被認為是全球極性逆轉的潛在地。布朗和他的同事們想把今天的情況與過去的磁場進行比較。他們把注意力集中在兩個「偏移」上，這兩個「偏移」是地球磁場的主要干擾，並不一定涉及到全球磁極向南北方向的逆轉。其中之一，Laschamp的遠足，發生在大約41000年前。在這期間，磁場是一個複雜的混沌，沒有一個清晰的磁北和南。另一個是莫諾湖的遠足，發生在大約34000年前，它的標誌是一個非常弱的磁北和南。

自然變化

研究人員對這些地磁打嗝進行了建模，發現它們看起來都不像今天的磁場條件。在Laschamp的模擬中，磁北和南隨著速度的增加而減弱，在中美洲和東南亞幾乎同時出現了兩個大的異常。在數千年的時間裡，磁場方向反向的斑塊突然出現，磁場強度下降得很低。在莫諾湖(Mono Lake)的遊覽過程中，南北磁場減弱了，但在更短的時間內，地球上出現了大量的反向磁性碎片。在磁場強度上也有許多變化的強度，這似乎是不規律的，然後又消失了。在幾千年的時間裡，這一領域不再動搖，並且在強大的北方和南方再次穩定下來。

今天的磁場並不像在Laschamp或Mono模擬中那樣弱，它只有一個強度異常，即南大西洋異常。因此布朗和他的合著者認為，這還不足以形成一個全面的全球觸發器。相反一次大的偏移或磁場逆轉可能需要地球上許多小的核點。支持他們的論點，他們發現了2次- 49000年前和46000年前-當地磁場看起來很像今天。在這兩種情況下，現場都沒有發生任何極端事件。如果研究人員是正確的，而且磁場沒有逆轉，那麼人類仍然會有頭痛的問題。布朗和他的同事們寫道：南大西洋的異常現象已經在衛星上偶爾造成了電力故障。隨著磁場強度的持續下降，諸如此類的問題將會變得更加普遍。

博科園-科學科普｜文：Stephanie Pappas/Live Science

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