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地球磁场的“混蛋行为”:是谁在捣乱引发地磁急变?

2019-05-05 来源:国外网站推荐 - 由[国外网站大全]整理 11

地球磁场能够保护我们免受太阳风和宇宙辐射的伤害,让地球上的生命得以存续。但每隔10年左右,地球磁场总会做出一番“混蛋行为”。“地磁急变”是指地球磁场强度突然发生变化。有些磁场变化是逐渐发生的,会持续成百上千年之久,但这种剧烈的强度变化最多只会持续几年,而且每次只会改变地球特定部位的磁性。

地球磁场的“混蛋行为”:是谁在捣乱引发地磁急变?

这张地核的概念图显示,剧烈的波动(红色和蓝色)使地球磁场线(橙色)发生强烈扭曲。这种神秘现象名叫地磁急变。

例如,人类记录下的头几次地磁急变之一发生在1969年,曾短暂地改变了西欧地区的磁场。

自此之后,每隔10年左右,人们就会在世界的某个地区探测到一次地磁急变。而科学家目前仍不清楚这种现象的成因。很多地磁现象(如极光)都是由带电太阳风猛击地球磁气圈导致的,但科学家认为,地磁急变可能源自地核深处。地球磁场本身就是由炽热的、持续搅动的液态铁形成的。但引发这种急变的确切机制目前仍然成谜。

不过,4月22日发表在期刊《自然地球科学》(Nature Geoscience)上的一项新研究为这一现象提供了可能的解释。一套全新的地核物理行为计算机模型显示,地磁急变可能由地核深处释放出的、上浮的熔融态物质团块导致。

是谁在“捣乱”?

在这项最新研究中,研究人员通过不懈努力,建立了一套能够再现外层地核物理条件的计算机模型。在进行了相当于400万小时的计算之后(归功于一台法国超级计算机,计算速度大大加快),该模拟地核产生的地磁急变与过去数十年来观测到的实际急变颇为吻合。

这些模拟出的地磁急变每隔6至12年就会对磁气圈造成一次轻微干扰。然而,这些急变似乎源自25年前发生在地核中的浮力异常。当熔融态物质形成的气泡上浮至地核外表面时,便会产生强大的波,并沿着地核附近的磁场线迅速传播,导致主导地球磁气圈的液体流动“发生剧变”。最终,这些在地下发生的突变会以地表高处磁场扰动的形式显现出来。

“地磁急变是我们预测未来数十年地磁场行为的一大障碍。”研究作者们在论文中写道,“而若能以数字形式再现地磁急变,将为我们提供一种探测地球深处物理特性的新途径。”

研究人员指出,虽然无法通过对地核的实际观测确认此次模拟结果(地心附近温度和压力极高,根本无法接近),但有了这样一套能够较为精确地再现历史上地磁急变的模型,或许能帮助我们预测未来将发生的地磁急变。

若能提前获知地磁急变的发生时间,还可帮助科学家监测和了解该现象对其它地球动力学过程的影响。例如,2013年发表在《自然》期刊上的一篇论文提出,地磁急变有可能使一天的时间延长。研究人员认为,地核液体流动的突然变化可能会使地球自转发生轻微改变,导致每过6年、一天的时间便会延长1毫秒。据研究人员报告,地球日延长的周期似乎的确与几起知名地磁急变有所关联。

若地磁急变的确每隔几年就会使我们的工作日延长一点儿,至少有一点是肯定的:地磁急变这个名字取得很对,它的确是个混蛋(“急变”的英文为jerk,亦有“混蛋”之意)。


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