日本科學家發現地球磁場變化記錄!對人類未來有影響嗎?

超弦 發佈 2020-10-28T16:47:51+00:00

地球的磁場是保護人類家園的重要因素,有了地球磁場,我們才能免受太陽風的侵擾。不過地球磁場的上一次逆轉似乎有點不尋常,因為波蘭人保持著現在的方向已經有大約25萬年了,對此科學家們展開了研究,這項新的研究揭示了這種逆轉的一些細節。

地球的磁場是保護人類家園的重要因素,有了地球磁場,我們才能免受太陽風的侵擾。不過地球的磁場其實一直在變化,根據數據顯示,每20萬到30萬年地球的磁極就會反轉。也就是說曾經的北極就會變成南極,反之亦然,這是一個無限的循環。

不過地球磁場的上一次逆轉似乎有點不尋常,因為波蘭人保持著現在的方向已經有大約25萬年了,對此科學家們展開了研究,這項新的研究揭示了這種逆轉的一些細節。

該研究主要聚焦在對地球磁場的研究,這項研究也被稱為古地磁。它包括對岩石和沉積物的研究,有時還包括考古材料,這是為什麼呢?因為曾經熔化過的岩石在凝固時保留著地球磁場的記錄,這個年代過於久遠,因此要進行考古研究。磁地層學的相關領域研究這些岩石中包含的地磁反轉記錄。通過測定岩石的年代,研究人員可以構造出地球反轉的時間軸。

最後一次反轉被命名為Matuyama-Brunhes地磁反轉,以共同發現者的名字命名:Bernard Brunhes,一位法國地球物理學家和Motonori Matuyama,一位日本地球物理學家。自從發現它之後的幾年裡,研究人員一直試圖弄清楚它究竟是什麼時候發生的,以及花了多長時間。

歷史的見證者:熔岩流

科學家首先關注的是熔岩流,熔岩流是熔岩凝固時地球磁極方向的可靠指示器,它可以提供某個時間節點磁場的變化瞬間。簡單來講,當熔岩凝固時,它可以保留地球磁場的證據。然而,由於熔岩流零星噴發的性質,熔岩序列無法提供連續的古地磁記錄,不過在一些沉積物中可以找到更好的記錄,這些沉積物可以形成很長一段時間。其中一個礦床被稱為千葉複合剖面。它在日本,地球物理學家認為這是一個非常詳細的記錄。

在這項研究中,日本科學家和法國科學家收集了新的樣本,並對來自千葉複合剖面的樣品進行了古磁學和岩石磁學分析,這是日本中部一個連續和擴大的海洋序列,以此來重建Matuyama-Brunhes地磁反轉的完整序列。千葉複合剖面被廣泛認為包含了松山-布魯赫地磁反轉最詳細的海洋沉積記錄,它是中更新世亞系列和基巴尼階下邊界的國際標準,當時智人作為一個物種剛剛出現。

千葉複合剖面以保存完好的花粉和海洋微、大型化石而聞名,它還包括火山灰層。火山灰是火山噴發產生的碎片狀物質,通常被稱為火山灰。總而言之,千葉提供了最可靠的年代地層框架,圍繞著布魯恩斯-松山反轉。

他們的發現與其他一些研究所揭示的相反,尤其是在逆轉發生的時間方面。一些研究表明它花了幾千年的時間,而另一項研究則認為逆轉是在一個人的一生中完成的。不同的時間估計很大程度上取決於研究人員在地球上收集證據的地點。這項基於千葉綜合剖面的研究表明,它花了大約2萬年的時間,其中包括1萬年的不穩定期,導致了反轉,這些數據為深入了解地磁反轉機制提供了依據。在千葉複合剖面中發現的海洋微化石和花粉也提供了磁反轉的線索。研究小組接下來將調查化石和花粉,試圖了解更多關於磁場異常的信息。

磁場異常的影響

除了磁場異常變化的原因,一些研究人員還想知道,磁反轉是否對氣候變化有貢獻。雖然證據還遠未完成,一些科學家已經概述了反轉可能起到的作用。

關於該問題,最有趣的特徵可能是最近提出的古地磁脈衝,古地磁脈動是地球磁場的快速變化,它是局部的,而不是全球性的。雖然它們和氣候之間只有相關性,但有朝一日可能會建立起因果關係。磁場逆轉和氣候之間是否也存在因果關係?

磁反轉對動物的影響同樣是一個引人入勝和開放的問題。許多動物進行長途遷徙,例如鯨魚、鳥類和海龜。有證據表明,一些遷徙物種依靠地球磁場導航,這種現象被稱為磁接收。

那麼依賴磁接收的生物如何受到地磁反轉的影響?

在反轉過程中,磁極不僅交換位置,而且磁場強度下降。赤道上也可能有臨時極點,甚至有多個臨時極點。兩極也可以四處遊蕩,離開原來的位置,在最終完全轉換之前返回。

目前還不清楚逆轉對動物有什麼影響,但有一些證據表明,太陽風暴及其所有的磁力活動,會給遷徙的鯨魚製造混亂,甚至可能會驅使它們自己去海灘。像這些母鯨和小鯨這樣的加利福尼亞灰鯨在太陽耀斑產生的宇宙射電脈衝中纏住自己的可能性要高出4.3倍,這進一步證明了它們是通過地球磁場導航的。地磁反轉會對它們產生什麼影響?

在反轉過程中,地球磁場的保護作用減弱。在反轉過程中,更多的太陽輻射可能會到達地球表面,這可能會像太陽風暴一樣使鯨魚等動物處於危險之中。然而,這方面的證據並不清楚。

最有可能的影響將是我們的電力和通信系統,包括衛星。隨著全球磁場的減弱,更多的太陽輻射會進入我們的地球。我們從卡林頓事件這樣的事件中知道,這種情況可能會非常具有破壞性。雖然這項研究不能解決所有這些問題,但它確實促進了我們對先前逆轉的理解。

無論如何,地球上的生命在多次地磁反轉中倖存下來,而且生命依然繁衍生息,相信磁場的變化不會造成實質性的影響。


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