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地球最后的磁场逆转花费的时间远远超过曾经想象的时间

前沿科技 2019-08-08 10:57:28

地球的磁场似乎稳定且真实可靠,足以导航。

然而,在很大程度上隐藏在日常生活中,这个领域漂移,变化和衰弱。磁性北极目前正在向西伯利亚施压,最近迫使现代导航的全球定位系统更新其软件,比预期的更快。

每隔几十万年左右,磁场就会发生极大的变化并逆转其极性:磁北极移动到地理南极,最终再次返回。这种逆转在地球的历史上发生过无数次,但是科学家对于该场逆转的原因及其发生的原因只有有限的理解。

威斯康星大学麦迪逊分校的地质学家布拉德辛格及其同事的新工作发现,最近的一次场地逆转,大约在770,000年前完成了至少22000年。这比以前认为的要长几倍,结果进一步引发了有争议的发现,即一些逆转可能发生在人的一生中。

新的分析 - 基于测量能力的进步以及对熔岩流,海洋沉积物和南极冰芯的全球调查- 提供了对地球磁场湍流时间的详细研究。几千年来,该领域削弱,部分转移,再次稳定,然后最终逆转到我们今天所知的方向。

当一些科学家认为我们可能正在经历逆转的早期阶段时,随着场的减弱和移动,这些结果提供了更清晰,更细致的逆转图。其他研究人员对现今逆转的概念提出异议,这可能会以不寻常的方式影响我们的电子世界。

辛格8月7日在“ 科学进步 ”杂志上发表了他的着作。他与日本熊本大学和加州大学圣克鲁兹分校的研究人员合作。

“逆转是在地球内部最深处产生的,但是这些效应一直在地球上显现出来,特别是在地球表面和大气层中,”辛格解释道。“除非你有一个完整,准确和高分辨率的记录,表明在地球表面真正发生了场逆转,否则很难讨论产生逆转的机制是什么。”

地球的磁场是由行星的液态铁外核在固体内核周围旋转产生的。这种发电机动作创造了一个最稳定的场地,大致穿过地理上的北极和南极,但是在逆转期间,场地会发生显着变化和减弱。

随着新的岩石形成 - 通常是火山熔岩流或沉积物沉积在海床上 - 它们记录了它们被创建时的磁场。像辛格这样的地质学家可以调查这一全球记录,将数百万年前的磁场历史拼凑起来。对于最近发生逆转的记录是最清晰的,名为Matuyama-Brunhes的研究人员首先描述了逆转。

根据目前的分析,辛格和他的团队专注于来自智利,塔希提岛,夏威夷,加勒比海和加那利群岛的熔岩流。该团队在几个田间季节从这些熔岩流中采集样本。

“熔岩流是磁场的理想记录器。它们含有大量的含铁矿物质,当它们冷却时,它们会锁定在磁场的方向上,”辛格说。“但这是一个不稳定的记录。没有火山不断爆发。所以我们依靠细致的野外工作来确定正确的记录。”

研究人员将来自七个熔岩流序列的样品的磁读数和放射性同位素测年相结合,以Matuyama-Brunhes逆转为中心,在大约70,000年的时间内重建磁场。他们依靠Singer WiscAr地质年代学实验室开发的升级方法,通过测量岩石中钾的放射性衰变产生的氩,更准确地确定熔岩流的日期。

他们发现,根据地质标准,最终逆转很快,不到4,000年。但是之前是一段长时间的不稳定,包括两次短途旅行 - 暂时的,部分逆转 - 延续了18,000年。这个跨度是最近提出的所有逆转在9000年内结束的提议的两倍多。

熔岩流数据得到了海底磁性读数的证实,与熔岩相比,它提供了更连续但不太精确的数据来源。研究人员还利用南极冰芯跟踪铍的沉积,这是由宇宙辐射与大气相撞产生的。当磁场反转时,它会减弱并允许更多的辐射撞击大气层,从而产生更多的铍。

自人类开始记录磁场的强度以来,它每个世纪的强度降低了约5%。像辛格的节目一样,弱势领域似乎是最终逆转的先兆,尽管很快就会出现逆转。

逆转场可能会显着影响导航以及卫星和地面通信。但目前的研究表明,社会将有几代人适应长期的磁不稳定时期。

“我已经在这个问题上工作了25年,”辛格说,当他意识到他正在研究的火山作为地球磁场的良好记录时,他偶然发现了古地磁学。“而且现在我们拥有了比以往任何时候都更富有记录和更好记录的最后一次逆转记录。”

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