地磁或翻轉?科學家:磁北極90年漂移2250公里

火星曾經是一個溫暖、潮濕的外星世界,在幾十億年前的火星可能適宜生命的生存,甚至可能曾經存在過一些不為人知的外星生命。但是后來火星環境發生了翻天覆地的變化,從宜居的星球變成了現在死寂般的景象。火星為什麼會發生這樣的變化?看到火星環境的變遷,很多人也擔心未來地球家園是否也會發生類似的變化。如果未來地球也變成火星那樣的星球,那人類文明將何去何從?

根據探測器探索的數據,科學家發現在幾十億年前火星也曾經存在一個類似地球這樣的全球性磁場,這些磁場也能夠保護火星表面免遭太陽風的直接轟擊。但是由于火星的尺寸比地球小得多,所以火星的地核冷卻速度比地球地核冷卻速度快得多,最終火星的磁場逐漸消失了。

在這個過程中,火星的大氣層逐漸被太陽風剝離,特別是在火星的磁場消失以后,火星大氣層被太陽風剝離的速度變得更快。隨著火星大氣層變得越來越稀薄,其表面液態水就沒法長時間穩定存在,最后變成了現在荒涼、干旱的景象。

可見,磁場的存在,對于地球或者火星來說是非常重要的,能夠保護大氣層,而大氣層的存在又能夠讓地球、火星表面能夠存在穩定的液態水。

除此之外,磁場還能保護地球表面的生物免遭來自宇宙深處各種輻射的傷害。所以很多人都在擔心,如果未來地球的磁場也像火星那樣消失,那未來地球的生命可能將不復存在。

地球磁場并不是固定不變的?

雖然火星的磁場消失以后,火星大氣層也隨之消失,但是這樣的情況在短時間內不會發生在地球這里。地球的核心分為固態內核和液態外核,主要由鐵構成,其中外核的液態金屬流動時產生「電流」,再加上地球自身也在自轉,所以能夠產生大規模的「發動機效應」,維持地球磁場長時間穩定存在,能夠保護地球生命免遭宇宙輻射的威脅,也讓地球表面的液態水能夠穩定存在。

雖然地球的磁場并不會快速消失,但這并不意味著地球的磁場就是固定不變的。科學家在研究地球的磁場時發現,地球的磁場一直在變化,不僅僅是強度會出現變化,就連磁場的磁極也會發生變化,每隔一段時間地球的磁場就會出現一次磁極顛倒的現象,也就是磁場的南北極對調。

地球很多物質都可以「記憶」地球磁場的變化,例如地球表面的那些巖漿在冷卻凝固成堅硬的巖石時會因為受到磁場的磁化而具有一定的磁性,這些巖石的磁場方向就是當時這些巖漿在冷卻形成巖石時地球磁場的方向。在研究中,科學家發現有一些巖石的磁場方向居然和現在地球的南北極磁場方向相反,這就是地球磁場倒轉的證據之一。

通過一系列的研究,科學家發現在過去7600萬年間地球一個出現了171次磁極顛倒的情況,最近一次磁場磁極倒轉發生在距今大約70萬年前。可見,地球磁極倒轉確實是存在,但倒轉一次所需的時間是非常漫長的,倒轉的過程也相當緩慢。

地磁或翻轉?

由于地球磁場會在一段時間內就出現倒轉的情況,所以地球的磁極并不是一直指向同一個方向。我們第一次確定地磁北極位置是在1831年,當時英國極地探險家詹姆斯·克拉克·羅斯確定了地磁北極就位于加拿大努納武特地區布西亞半島,從那時候開始,很多科學家就開始關注地磁北極的位置,并對其展開了非常仔細的測量,結果發現地球的磁極確實是在變化,在最近這些年,地球磁場的北極以出人意料的速度逐漸向西伯利亞方向移動,在90年時間內,地球的北極就漂移了2250公里,這個速度還是相當快的。

科學家對過去20年的衛星數據進行了研究,發現地球磁場北極的位置主要是由兩個大型的負磁通量裂片決定的,其中一個大型的負磁通量裂片就位于加拿大下方,另一個負磁通量裂片位于西伯利亞下方,它們控制著地球磁場北極的位置。由于在1970年至1999年期間,地球內部外核的磁性熔融物質的流動出現了變化,削弱了加拿大那一邊的相應磁強度,最終地磁北極就朝著西伯利亞方向轉移。

如果地球磁極顛倒會怎麼樣?

看到這樣的情況,可能很多人擔心地球的磁極會不會在短時間內就出現翻轉的情況,就目前而言,暫時沒有相關的研究表明地球的磁場現在要出現翻轉。如果地球的磁極真的像想象中的那樣發生顛倒的情況,會怎麼樣呢?

巴黎地球物理研究所的古地磁學專家Jean-Pierre Valet認為,如果地球的磁極發生翻轉的情況,那地球的磁場強度就會顯著減弱。因為地球的磁極在翻轉的過程中,磁場會到達最弱的狀態,這將會是地球生物最危險、最艱難的時候。正常情況下,來自宇宙的各種高能粒子在抵達地球附近時會被地球磁場屏蔽掉,所以地球的生物不會遭受到這些宇宙射線的傷害。但是當地球磁極翻轉、磁場達到最弱狀態時,那些宇宙射線就會直達地面,對地面的生物帶來威脅。

當然,也有一些科學家認為,就算地球的磁極未來有可能會翻轉,磁場可能會變得相對較弱,但這不會導致世界末日的出現。因為地球大氣層也能夠在一定程度上保護我們,而且地球的磁場強度只是出現了周期性的減弱,并不是消失,當渡過了某個時期地球磁場強度又會恢復了。

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