@ 2017.07.23 , 17:00
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地球磁场演变模式研究

科学家已鉴定了地球磁场在近1000年内的演变模式,提供了磁场如何工作的新见解,对以前不知道的领域的变化提供了可预测测量手段。

这一发现还使得研究者能利用这一地磁特征来比较从大西洋和太平洋取出的沉积岩心,以更高的时间分辨率研究地球的过去。
这一研究已发表在地球与行星科学快报上。

对于地球上的生命而言,地磁场非常关键。没有地磁场,来自太阳的带电粒子(太阳风)就会吹飞大气层。地磁场还辅助人类导航和动物迁徙。几个世纪以来的人类观测和地质记录表明,随着时间推移,地磁场的强度和结构都将显著变化。

地球磁场演变模式研究
credit: 煎蛋画师BC

虽然地磁场很重要,但关于这些变化为何发生以及如何发生的问题仍然未能解答。地磁场的最简单形式来自偶极子:一对同等带相反电荷的电荷,就像是条形磁铁。

俄勒冈州立大学博士后、研究第一作者Maureen "Mo" Walczak说道:“我们已经知道地球并非一个完美的偶极子,我们可以从历史记录中发现这些缺陷。我们发现非偶极结构并非短暂、不可预知之物。它们能存在很久,在1000年内不断重复发生,一直持续到全新世。”

她补充道:“这有点像发现圣杯,虽然这并不完美。这是更好理解地磁场和以更精细尺度同步沉积岩心数据的重要一步。”

大约80万年前,磁罗盘指针会指向南方,因为地球磁场与现在相反。一般每几十万年就会发生这样的一次翻转。

虽然科学家们已经很好地知道了地球磁场的反转模式,另一种被称为古地磁长期变化,或者PSV的地磁在固定极性之间周期性摇摆的模式,可能是理解地磁变化的关键。

地球的磁场并没有与旋转轴完美排列,这就是为什么“地理北方”不同于“磁场北极”。在北半球,现在磁场的这种不一致显然是由位于北美和亚洲地下的强地磁密度造成的。

俄勒冈州立大学古地磁专家、论文共同作者Joseph Stoner说道:“我们所不知道的是当前状况是否具有某些长期的意义,我们发现的确具有。”

当北美地下或者“北美模式”的磁场更强时,就会在北太平洋形成大倾角和高强度,欧洲的低强度则形成北大西洋向西的下倾。这与历史记录更为一致。

另一种“欧洲模式”在某些方面正好相反。在北太平洋具有较小的倾角和低强度,形成北大西洋向东的下倾和欧洲的高强度。

Stoner说道:“事实证明,磁场比我们所认为的稍微简单一点。这是相当简单的振荡,似乎是源于仅仅几个具有较大空间影响的重复地方的地磁强度变化。我们还不确定是什么引起了这种变化,不过猜测可能是多种因素的结合,包括可能被最底层地幔结构所带偏的外地核的对流。”

研究者通过研究两个来自阿拉斯加湾的高分辨率沉积物内核,对该区域17400年的PSV进行了重构,从而鉴定了其中的模式。他们随后将这些记录与太平洋其他地方的沉积岩心进行了比较,以得到地磁特征。地磁特征是基于沉淀物中的磁铁矿朝向,可以作为过去的磁记录。

在岩心中发现的常见磁信号现在覆盖了从阿拉斯加到俄勒冈州,再到夏威夷这一个区域。

Walczak 说道:“利用古地磁记录的逆转实现的遥远环境重构的磁力校准为过去数十万年内的情况提供了新知识。一致PSV地层学的发展将能使我们可能以短至几百年这种尺度研究历史记录,比较大洋盆地的事件,真正着手处理气候异常如何在星球上以与人类社会相关的尺度传播的真相。”

论文原文:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.05.022

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 3+1

  1. 燃烧蛋
    @4 weeks ago
    3515763

    如果地球磁场可能反转了,怎么确定一块磁铁那头是原来的南极北极

  2. 烟酒僧
    @4 weeks ago
    3516217

    地磁倒转啊。。。搞地质的应该都知道,古地磁学还是挺大一门学科呢。

  3. 很好支持
    @4 weeks ago
    3516269

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