有生之年是否地磁場翻轉,新研究:磁極逆轉歷時比預估長 3 倍

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 08 日 15:27 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


地球靠著行星磁場擋掉許多宇宙高能輻射的侵害,我們也從地質紀錄知道地磁極會經歷南北大翻轉,但地磁極多久會翻轉一次、一次翻轉又要多久眾說紛紜,最近一篇新研究則表明,地球磁極逆轉需花 22,000 年,比以前估計的數字還要多 3 倍。

地球磁場始於地球核心。當地球的固態內核向外散發熱量時,會引起外核熔融鐵的對流運動,像火爐上的水不停循環並產生電流,進而形成延伸到大氣層之外的地磁場;而隨著地球旋轉,磁場大致與自轉軸對齊,形成磁北極和磁南極。

磁北極與磁南極會飄移徘徊,並可能經歷南北大逆轉,在過去 250 萬年中就翻轉了至少 10 次,最後一次逆轉發生在石器時代。但是磁極翻轉也不是幾天、幾年就「一瞬間」完成的事情,而是有可能歷時上千~上萬年。然而科學家對於翻轉持續時間、平均多久發生一次逆轉、下次逆轉預測等資訊,沒有任何把握。

雖然之前台大團隊研究指出,地磁極最快可能在百年內就完成翻轉;但也有其他國際團隊認為,雖然地磁極目前看起來蠢蠢欲動似乎準備翻身,但其實這些擾動最終會平靜下來,不會在本世紀逆轉。

至於磁極翻轉的原因為何?一些研究人員認為可能是地球自轉與地核溫度之間的平衡被干擾而引起,這會改變液態鐵的對流運動,但確切逆轉過程仍是個謎。

最近,由威斯康辛大學麥迪遜分校地球科學家、研究第一作者 Brad Singer 領導的團隊,利用火山記錄研究地球最後一次磁場逆轉事件,為發生在 78 萬年前的布容尼斯─松山反轉(Brunhes-Matuyama reversal),驚訝發現翻轉歷程可能比先前估計的還要長許多──持續了 22,000 年。

此前,其他研究預估南北磁極完成大逆轉約需歷時 1,000~10,000 年,也就是說,現代人不用擔心有生之年內會遇上磁極逆轉、磁場大幅減弱的自然現象。

研究團隊採用 7 個來自世界各地的熔岩流樣品,結合磁讀數和放射性同位素測年法,以布容尼斯─松山反轉地點為中心重建過去 7 萬年的磁場變化,透過測量岩石中鉀放射性衰變產生的氬,更準確判定熔岩流紀錄的磁場狀態。

熔岩流是很理想的磁場紀錄器,因為內部含有大量鐵礦物質,當熔岩冷卻後,鐵礦的磁場方向會鎖定與當時行星磁場的方向一致;然而火山不會一直爆發,所以分析火成岩的最大缺點就是地質紀錄無法連貫,因此為了將缺失的時間補在一起,研究人員要分析來自各地的熔岩流樣品。

研究結果表明,地球磁場約在 79.5 萬年前開始崩潰並且進入地磁漂移期,期間經歷過幾次暫時性逆轉,但整體翻轉完成共歷時長達 22,000 年。

近年來,地磁北極持續從加拿大往俄羅斯西伯利亞移動,由於飄移幅度過大,不禁讓人擔憂磁極翻轉是否迫在眉睫,因而促使地磁學家提前更新全球地磁模型,然而 Brad Singer 對此表示,沒有證據表明目前的磁場下降、磁極快速飄移等現象,是在預警未來 2,000 年內即將發生磁極大逆轉。

新論文發表在《科學前緣》(Science Advances)期刊。

(首圖來源:shutterstock)

延伸閱讀: