北磁極不斷偏移引爭(zhēng)議 地磁逆轉(zhuǎn)是地球太“任性”？

據(jù)《自然》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，受到地核內(nèi)液態(tài)鐵的運(yùn)動(dòng)影響，地磁北極正不斷從加拿大向西伯利亞偏移，而且移動(dòng)速度非常之快。地磁北極的快速移動(dòng)迫使科學(xué)家不得不緊急更新世界地磁場(chǎng)模型，近日，新模型已經(jīng)更新完成。

有人說(shuō)，地球核心磁場(chǎng)似乎在減弱，這可能是地球磁場(chǎng)即將逆轉(zhuǎn)的一個(gè)信號(hào)。也有國(guó)際研究小組表示，地磁場(chǎng)變化的現(xiàn)象被夸大了太多，現(xiàn)在說(shuō)磁極逆轉(zhuǎn)為時(shí)尚早。之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的分歧是因?yàn)槿祟愱P(guān)于地球磁場(chǎng)依然存在著許多未知。

地球磁場(chǎng)因何出現(xiàn) 許多假說(shuō)解釋成因

地球的磁場(chǎng)向太空綿延58000公里，它保護(hù)了我們不受宇宙射線的侵襲，也阻止了生物賴以生存的大氣層不被太陽(yáng)風(fēng)等“吹跑”，早在17世紀(jì)初，人們就已經(jīng)知道地球上存在著巨大的磁場(chǎng)，也很早就開(kāi)始利用磁場(chǎng)，中國(guó)古代發(fā)明的指南針就是其中一例。

但是地球?yàn)槭裁磿?huì)有磁場(chǎng)？科學(xué)家們?cè)?jīng)提出過(guò)許多假說(shuō)，試圖解釋地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生。有人認(rèn)為地球內(nèi)部有一個(gè)巨大永磁體導(dǎo)致地球磁場(chǎng)產(chǎn)生；有人認(rèn)為地球內(nèi)部有巨大的電流而導(dǎo)致強(qiáng)大電磁場(chǎng)形成；還有人認(rèn)為，是地球內(nèi)部放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量造成地球內(nèi)部溫差從而產(chǎn)生了電流并形成磁場(chǎng)；除此之外，關(guān)于地球磁場(chǎng)的學(xué)說(shuō)還有旋磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)等。但以上這些假說(shuō)，沒(méi)有一種能夠充分解釋地球磁場(chǎng)的存在。

20世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的“發(fā)電機(jī)理論”由于可以大致解釋地球磁場(chǎng)各種已知特點(diǎn)，在觀察實(shí)驗(yàn)和理論研究中都取得了較多證據(jù)，因此漸成主流。該理論認(rèn)為，地球內(nèi)部液態(tài)的鐵流體在最初的微弱磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，像磁流體發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電流，電流的磁場(chǎng)又使原來(lái)的弱磁場(chǎng)增強(qiáng)，磁場(chǎng)增加到一定程度就穩(wěn)定下來(lái)，形成了現(xiàn)在的地磁場(chǎng)。

地磁并非一成不變 而是不停發(fā)生位移

然而，地球的磁場(chǎng)不是一成不變的。磁場(chǎng)的強(qiáng)度、地磁偏角、磁極的位置等，都會(huì)發(fā)生變化。以地磁北極的位置為例，1831年首次實(shí)地確認(rèn)的時(shí)候，地磁北極位于加拿大近北極地區(qū)的布西亞半島；1903年也還在不遠(yuǎn)處；1947年已經(jīng)移到了加拿大威爾士親王島，之后繼續(xù)一路向北；20世紀(jì)90年代中期，地磁北極遷移突然開(kāi)始加速，從之前的每年15公里，“飆”到了現(xiàn)在的每年55公里，相當(dāng)于每天前進(jìn)150米；2001年地磁北極離開(kāi)大陸，進(jìn)入到了北冰洋；2018年穿越了國(guó)際日期變更線，進(jìn)入到了東半球，向著俄羅斯西伯利亞地區(qū)的方向“全速?zèng)_刺”……

“發(fā)電機(jī)理論”認(rèn)為，最近的地磁北極的快速遷移的原因是“位于加拿大地區(qū)下面的高速液鐵射流”。這股噴射出來(lái)的液態(tài)鐵流體，讓加拿大附近的磁場(chǎng)變?nèi)?，從而使得地磁北極向著磁場(chǎng)更強(qiáng)的俄羅斯西伯利亞地區(qū)移動(dòng)。科學(xué)家認(rèn)為，地磁北極的位置，可能是由北極附近兩塊大的磁場(chǎng)的相互強(qiáng)弱決定的：加拿大磁場(chǎng)弱了，西伯利亞就會(huì)把地磁北極“搶”過(guò)去?，F(xiàn)在加拿大磁場(chǎng)越來(lái)越弱，地磁北極也就一路狂奔投入俄羅斯的懷抱。

歷史上曾多次逆轉(zhuǎn) 逆轉(zhuǎn)原因尚無(wú)定論

“目前科學(xué)界普遍認(rèn)為，在磁極逆轉(zhuǎn)過(guò)程中，地球磁場(chǎng)減弱到全部磁性的10%左右，磁場(chǎng)方向發(fā)生近180度的轉(zhuǎn)變，磁性隨即沿逆轉(zhuǎn)后的方向再度加強(qiáng)。但這一過(guò)程究竟需要多長(zhǎng)時(shí)間一直無(wú)法確定。”中國(guó)科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院劉睿教授告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

早在1906年，B·布倫赫斯就發(fā)現(xiàn)法國(guó)熔巖的磁化方向與現(xiàn)在地磁場(chǎng)方向相反，初步推測(cè)地磁場(chǎng)可能發(fā)生過(guò)逆轉(zhuǎn)。1929年，M·松山根據(jù)日本、朝鮮等新生代熔巖的研究結(jié)果，首先提出了第四紀(jì)早期地磁場(chǎng)發(fā)生過(guò)逆轉(zhuǎn)。這是距離我們最近的一次大逆轉(zhuǎn)，發(fā)生在78萬(wàn)年前，這次地磁逆轉(zhuǎn)，用了2萬(wàn)年時(shí)間構(gòu)建成今天的磁場(chǎng)。

因?yàn)榇艌?chǎng)在地球表面形成的許多巖石中都留下了化石磁化，所以我們可以根據(jù)巖石中的磁化方向判斷當(dāng)時(shí)的地球磁場(chǎng)方向。上世紀(jì)50年代，巖石的反向磁化（即巖石的磁化方向與現(xiàn)在地磁場(chǎng)方向相反）出現(xiàn)在世界很多地區(qū)，各國(guó)做了大量古地磁測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)，同一年齡的巖石，不論其類型如何，按其剩余磁化方向所計(jì)算出的地磁極性是相同的。這些事實(shí)進(jìn)一步說(shuō)明，全球性的巖石反向磁化是地磁場(chǎng)逆轉(zhuǎn)的結(jié)果。

在地球漫長(zhǎng)的歷史中曾出現(xiàn)多次磁極逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大約8000萬(wàn)年內(nèi)發(fā)生了上百次地磁逆轉(zhuǎn)，并且逆轉(zhuǎn)周期沒(méi)有規(guī)律性，有時(shí)幾十萬(wàn)年逆轉(zhuǎn)一次，有時(shí)上百萬(wàn)年才逆轉(zhuǎn)一次。

而且這些逆轉(zhuǎn)發(fā)生的速率有很大的變化。在過(guò)去的百萬(wàn)年中，它們的速度比前1億年快。為什么極性變化速率如此，這仍然是一個(gè)巨大的謎團(tuán)。

此外，關(guān)于磁極逆轉(zhuǎn)的原因，到現(xiàn)在也還無(wú)定論，占主流的有以下3種假說(shuō)：第一種，認(rèn)為磁極倒轉(zhuǎn)是因?yàn)榈厍蛱幵阢y河系這個(gè)大磁場(chǎng)中，地球磁極的逆轉(zhuǎn)是根據(jù)銀河的磁極逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的；第二種，認(rèn)為地球內(nèi)部的物質(zhì)不斷發(fā)生碰撞，碰撞的結(jié)果使地球內(nèi)部的磁場(chǎng)不斷地調(diào)整、變化；第三種，認(rèn)為隕石撞擊地球致使磁場(chǎng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。不過(guò)無(wú)論什么說(shuō)法現(xiàn)在都是猜想，人類對(duì)地球、對(duì)宇宙的探索還將繼續(xù)。

地磁逆轉(zhuǎn)將有何影響 或不會(huì)造成生命劫難

那么地磁倒轉(zhuǎn)后人類會(huì)怎樣？

雖然一些末日論者認(rèn)為地磁兩極的逆轉(zhuǎn)意味著地球生命的終結(jié)，但是上一次經(jīng)歷一個(gè)完整的磁極翻轉(zhuǎn)時(shí)，地球依然是郁郁蔥蔥、充滿生機(jī)。通過(guò)研究那個(gè)時(shí)代的化石，科學(xué)家們認(rèn)為地磁逆轉(zhuǎn)對(duì)生命并沒(méi)有災(zāi)難性的影響。

專家指出，地磁逆轉(zhuǎn)除了需要重新設(shè)定地球上所有的指南針外，地球兩極逆轉(zhuǎn)過(guò)程中一旦地球磁場(chǎng)消失，太陽(yáng)輻射等宇宙射線將會(huì)猛擊地球大氣層，并強(qiáng)烈沖擊電離層，可能引起電離層暴，對(duì)無(wú)線電通信、在軌衛(wèi)星、航天設(shè)備造成損害。對(duì)地球生物最直接的影響就是靠磁導(dǎo)航的生物如鴿子等會(huì)迷失方向，也可能會(huì)引起一些生物的生理紊亂。當(dāng)然，科學(xué)家們并不能非常確切地預(yù)知地磁逆轉(zhuǎn)對(duì)當(dāng)今人類世界的影響，甚至還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一次地磁逆轉(zhuǎn)發(fā)生的時(shí)間，但大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為不用太過(guò)擔(dān)心，除非人類已經(jīng)到了一刻也離不開(kāi)電子設(shè)備的地步。（記者 吳長(zhǎng)鋒)