是的,地球的磁极会发生翻转。但它们可能不会很快发生。

但它们可能会摇摆不定。
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看看这片空旷、诱人的蓝色空间,供“天宫一号”坠落。NASA

地球的磁场几乎可以说是“到期”了,该将自己反转 180 度了。当然,很多人都期望这件事随时会发生。但根据周一发布在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究,尽管磁场可能感觉有些不稳定,但它不会很快就翻转。

一个欧洲研究团队比较了地球磁场目前的状况与其地质史上的动荡时期,发现磁场当前的扰动模式与之前磁极逆转之前的模式并不相似。相反,目前的磁场与 49,000 年前和 46,000 年前的状况惊人地相似——那时磁场强度曾有相当大的减弱,但并未发生彻底的翻转。尽管如此,科学家们仍然对磁场未来的发展情况感到难以预测。

磁场本质上是地球成为生命宜居家园的原因。它是由行星液态地核缓慢的搅动产生的,能够保护地球免受宇宙辐射和恶劣的太阳风暴的侵害,否则这些辐射和风暴会用来自太阳的带电粒子轰击我们。利兹大学地球物理学副教授乔恩·蒙德(Jon Mound)解释说:“如果这些带电粒子与大气层‘碰撞’,它们会加速某些大气成分的流失,例如水。”蒙德并未参与这项新研究。换句话说,如果没有磁场,地球可能会看起来像附近某个红色的荒地,我们中的任何一个人可能都不复存在。此外,这种屏蔽作用还能偏转带电的太阳风粒子,防止它们导致对 GPS 导航、通信、气象学和监视至关重要的轨道卫星以及地表电网发生故障。

当前的磁北极和磁南极,非常靠近各自的地理极点,在上次磁极逆转后已经存在了大约 78 万年。自 19 世纪开始直接观测以来,科学家们注意到,磁场强度每 100 年大约减弱 5%,这可能已经持续了至少两千多年。特别值得关注的是所谓的南大西洋异常,这是地球上从津巴布韦到智利延伸的一处磁场异常薄弱区域,在此区域,带电粒子的偏转不足,会对穿过的卫星造成严重损坏。

这种减弱通常被认为是磁场即将像竞选总统的政客一样“翻来覆去”的迹象。根据蒙德的说法,磁极翻转并不意味着磁极消失,但意味着平均强度会下降多达 10%,然后才会恢复到完全强度。不会是世界末日,但可能会是反乌托邦!

该团队深入研究了磁场的几个不同时期。尽管目前的南大西洋异常很奇怪,但 49,000 年前和 46,000 年前的磁场具有相似的结构,并未发生任何极端事件。此外,目前的磁场甚至不像 41,000 年前和 34,000 年前的状态,那时磁场呈现出“偏移”的特征,即磁场出现暂时的不稳定状态,表现为强度波动和更异常的结构。在所有这些情况下,磁场在几年后都会停止变得如此“胆怯”,并最终稳定下来,形成强大的磁极。

总而言之,我们看到极性逆转的可能性相当小。即使磁场意外退化成杂乱、类似偏移的形态,也足以表明即将发生翻转的可能性并不大。

蒙德说:“总体的结论与其他近期研究一致,这些研究表明当前磁场强度的下降并非磁极逆转的前兆。磁场强度会随着时间的推移而波动,而且当前强度或变化率似乎并没有什么特别不寻常之处。”

同样是利兹大学地球物理学家的菲尔·利弗莫尔(Phil Livermore)则不那么乐观。他指出,这些结果“纯粹是与过去的行为进行比较。没有新证据表明目前的减弱已经停止或将会停止”,特别是由于我们仍然不知道其原因。虽然地磁场的历史为我们了解它的工作方式和行为提供了有用的见解,“但这些(研究)都无助于我们预测未来。它们只是指向了更广泛的可能性。”按照目前的衰减速度,磁场可能在 2000 年后会停止呈现出强大的极性结构,而是变成一种更复杂、更弱的围绕地球的场。

我们应该担心吗?蒙德认为不必:“变化的速度足够慢,我们可以减轻影响。”但他确实警告说,我们目前对具体影响以及如何保护自己了解得还不够。

万一这项研究的结论是错误的,而且磁极确实逆转了呢?罗切斯特大学地球物理学教授约翰·塔杜诺(John Tarduno)指出,屏蔽作用的减弱可能会产生大气效应。他说:“高能太阳粒子会更深入地穿透大气层,可能会导致臭氧空洞的出现。在这些空洞下方,皮肤癌的发病率可能会增加。”磁场强度的下降也使我们的电网和重要的轨道仪器容易受到损害。一次糟糕的太阳风暴就可能导致大片人群断电或无法相互联系

然而,至今仍未发现地磁场变化与灭绝或物种形成率之间有任何有意义的联系,并且不会损失大量大气。“对人类生活的影响不应该很严重,”塔杜诺说。“在地质时间尺度上,磁极逆转是一个短暂的事件,持续约 5,000 至 15,000 年。”我们可能需要找到 GPS 的替代品,但我们能够生存下来。

 

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