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磁极移动

在整个地质历史时期内,地球磁极(即古地磁极)相对于现代地理北极的位置是不断变化的,这种变动称"磁极移动"。把从寒武纪至第四纪期间的磁极移动点连接地来成为一条曲线,这个曲线称"极移曲线"。

20世纪60年代,科学家研究生物化石后,发现磁场会换向、消失和恢复。在磁场反转对生物的影响是严重的。25万年前的一次地磁场反转,使18种低等生物灭绝。70万年前的一次地磁场反转,也有7种低等生物灭绝。一些学者通过考察指出,400万年以来,地球磁场经历过"第一反转期",约70~240万年,直到240~230万年前的高斯时期才恢复正常。从70万年前到现在,地磁场随着地球的自转和公转,每时每日都在发生偏移,每年以15~20伽马的速度减弱,目前尚存4万伽马磁场,大约在公元4000年,地磁强度将等于零。

一旦地磁场消失,地球上的居民将就会面临难以抵御的种种威胁。因为磁性层将人类与宇宙中最危险的带电粒子隔离起来,好似地球的保护罩。一旦失去这一保护罩,蔬菜谷物都会因受到0.3微米波长的强紫外线辐射而减产,植物的光合作用就会减弱,海洋藻类、鱼类将大批死亡。更严重的是,人类将因强紫外线辐射而患上皮肤癌,生物将因染色体变化而发生遗传性疾病,某些生物,包括高级智能生命,将面临灭顶之灾。

霍普古德等人则提出关于磁极移动的假说,认为在过去的10万年中,地球磁极曾发生过3次移动,第一次是北极从加拿大西北的育空地区移至格陵兰海;第二次是从格陵兰海移至哈德逊湾;第三次是从哈德逊湾移至目前这个位置。

据美国国家地理网站报道,最新研究结果表明,由于地核磁场变化,地球北磁极正以每年40英里(约合64公里)的速度向俄罗斯方向移动。 据悉,由于地核所处位置太深,使得科学家无法直接探测其磁场的位置,不过,研究人员可以通过跟踪地球表面和太空的磁场变化,推断地核磁场的活动情况。最新分析结果表明,地核表面存在一个磁性快速变化的区域,该区域可能是由地核更深处的神秘磁性"羽状物质"产生的。 法国巴黎地球物理学院地球物理学家阿诺德-楚利亚特(Arnaud Chulliat)说,正是这个区域,让北磁极不断远离其长期所处的加拿大北部地区。北磁极是罗盘针所指方向,处于地理上所说的北极附近,但与北极不在同一个位置。目前,北磁极靠近于加拿大埃尔斯米尔岛。 数百年来,一旦远离可识别的界标,航海家就利用北磁极导航。尽管全球定位系统(GPS)已很大程度上取代了这种传统做法,很多人发现,在水下和地下等全球定位系统无法与外界联系的地方,罗盘仍有其用武之地。科学家在1831年首次确定了北磁极的位置,在之后的七十多年里,它几乎没有移动过。 然而,到了1904年,北磁极开始以每年大约9英里(约合15公里)的速度向东北方向移动。1989年,它再次开始加速,科学家在2007年确认,北磁极每年以34到37英里(约合55到60公里)的速度朝西伯利亚方向移动。 由于北磁极的快速移动,这意味着必须更为频繁地更新磁场图,以便让罗盘使用者随之做出重大调整,从北磁极指向真正的北部。地质学家认为,地球之所以有磁场,是因为地核的核心由固体铁构成,而核心周围又是快速旋转的液态金属。这形成了一个驱动地球磁场不断运转的"发电机"。 科学家长期以来便猜测,由于处于熔融状态的地核在不停地移动,其磁性的变化可能会影响北磁极的表面位置。尽管最新研究看起来支持这一观点,不过楚利亚特表示难以确定磁北极最终是否会进入俄罗斯。楚利亚特说:"预测这一点是非常困难的。"另外,没人清楚地核是否会发生别的变化,让北磁极朝新的方向移动。

地球的磁极倒转现象大约每20万年会发生一次,届时南磁极将变成北磁极,而北磁极变成南磁极。在正常情况下,一次地磁倒转过程的发生需要4000~5000年才可完成,如果目前科学界关于地核模型的理论正确,这应当是最快的速度了。但是最新的研究成果显示,地磁倒转可能曾在短短数年内发生。

关于那次快速地磁倒转的第一次发现是在1995年,当时科学家在美国俄勒冈州斯特恩斯山脉(Steens Mountain)发现了一片保存完好的熔岩流。来自洛杉矶西方大学(Occidental College)的地质学家斯科特伯格(Scott Bogue)和他率领的小组对这些火山熔岩进行了考察,并很快注意到其与众不同,因为其地磁特性显示它所处年代的地磁场变化比常规的速度快1万倍以上,磁场方向的偏转速度达到每天6度。这些地磁学特征被熔岩中的晶体忠实地记录了下来,并随着熔岩流的凝固永久地保留了下来。

那次发现在学术界激起轩然大波,很多科学家质疑他们的发现,并向这种"地磁快速变动"理论发起挑战。但这之后,伯格和他的同事,来自美国地质调查局的乔纳森格林(Jonathan Glen)在内华达州巴特山(Battle Mountain)发现了第二处显示快速地磁偏转的证据,并计算出其发生时间大约是1500万年前。

内华达州发现的一块熔岩流遗迹显示其所处年代的地磁场曾在一年内偏转53度。当时熔岩流开始冷却凝固,但是在不到一年的时间内它又被加热而熔化,因为它被覆盖上了新的炙热熔岩流。其原本的内部晶体已经记录下了其形成时的地磁场方向,但是当它被再次熔化,晶体恢复自由,并再次指示出此时的地磁场方向。这两次的地磁场方向指向之间存在53度的偏差。这一发现意味着地磁场在短短4年时间内便可以完成一次倒转,但是伯格表示,这也可能是一次稳定的地磁倒转过程中发生的突然加速的小插曲。

一些地质学家认为最新的地磁倒转已经迟到了,因为前一次地磁倒转发生的时间是在78万年前。但即便真的发生了超快速地磁倒转,地球上的大部分人根本就不会注意到。科学家们对于为何会发生地磁倒转仍然感到非常困惑,但是许多科学家认为这应当和外地核内发生的对流作用有关。根据地震波数据分析,地核分为固态的内地核和液态的外地核,液态外地核层发生的对流运动可能和地磁场的形成和特征有关。这项发现将发表于《地球物理学快报》。

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