辛格研究论文

地球磁极的最后一次反转发生在人类能够记录它之前很久，但对古代熔岩流动的研究帮助科学家估计了这种奇怪现象的持续时间。

一组研究人员利用火山记录研究了地球上最后一次磁场逆转，那次磁场逆转发生在大约78万年前。科学家们在一项新的研究中报告说，他们发现，这种翻转可能比研究人员先前认为的时间要长得多，

地球磁场在过去250万年中翻转了几十次，北转南，反之亦然。科学家知道上一次反转发生在石器时代，但他们对这种现象的持续时间和下一次“翻转”可能发生的时间却知之甚少。

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在新的研究中，研究人员依赖于熔岩在最后一次反转附近或期间喷发的熔岩，用来测量其持续时间。使用这种方法，他们估计这种逆转持续了22000年，比之前估计的1000到10000年要长得多。

“我们发现，上一次逆转比之前认为的要复杂得多，而且在地球外核内开始的更早，”研究的主要作者布拉德利·辛格，威斯康星大学麦迪逊分校的一位地球科学教授告诉《太空》，

在1993年对智利的一座火山进行研究时，辛格偶然发现了一个记录了部分逆转过程的熔岩流序列。当辛格试图确定熔岩的年代时，他注意到熔岩流序列中奇怪的、过渡的磁场方向。

“这样的记录确实非常罕见，我是极少数和它们约会的人之一，”辛格说，

从那以后，他把更好地解释磁场反转的时间作为自己职业生涯的长期目标。

当地球自转外核中的铁分子开始与周围的其他铁分子相反的方向运动时，磁场反转就发生了。随着它们数量的增加，这些分子抵消了地核的磁场。（如果这种情况发生在今天，圆规将变得毫无用处，就像针会从指向北极转为指向南方一样。）

在这个过程中，保护地球免受太阳热粒子和太阳辐射的地球磁场变得更弱。

这种持续时间意味着没有参与这项研究的罗切斯特大学地球物理学教授约翰·塔杜诺对《太空》杂志说：“地球对太阳辐射的屏蔽将非常复杂，平均来说，在较长的时间内效果会降低。”这种现象的实际影响仍有待商榷，并不像有人所说的那样悲惨或极端，但仍可能有重要影响。

辛格建议，其中一些影响可能包括基因突变或对某些动植物物种的额外压力，或可能的灭绝，因为暴露在太阳紫外线下的时间增加了。太阳粒子进入地球大气层的数量增加也会对卫星和其他通信系统造成干扰，如无线电和全球定位系统，他补充道：

最近关于从加拿大北极向西伯利亚方向的磁场震荡的报道引发了关于下一次磁场逆转是否即将到来以及对地球生命将产生何种影响的争论。

不过，辛格驳斥了这些说法他说：“几乎没有证据表明，当前磁场强度的下降，或北极位置的快速移动，反映了预示着极性反转在未来2000年内即将发生的行为。”即使火山记录不是完整的记录，“他们仍然是最好的记录，我们有记录一个给定的时间和地点，”塔尔杜诺说他补充道：“更高的年龄测定准确率，以及能够获得更详细的（反转的）记录……将给社会带来很多思考。这篇论文发表在8月7日的《科学进展》杂志上。

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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。在万年前略微恢复之后，地球磁场再次坍塌，然后在万年后转向，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