为什么地球的磁场可能不会翻转？

地球磁场的逐渐减弱引起了人们的担忧，即磁场可能会翻转，改变南北磁场。但现在新的研究表明，这个领域以前也处于类似的状态——没有采取任何行动。在4月30日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上的一项研究中，研究人员比较了由地球磁芯翻腾产生的磁场和过去的磁场。

一种显示地球磁场的模型，在两次偏移中，当磁北极和南北极明显减弱时,最重要的是大约41000年前的Laschamp旅行。底部是大约34000年前的莫诺湖之旅。图片：University of Liverpool

他们发现今天的模式与过去五万年中最严重的两种情况不同，当时磁场几乎颠倒了。相反，现代的磁场在其他两个时期(49000年前)和46000年前，在磁场摇摆的时候出现了类似的现象，但并没有改变。不过，作者写道，即使是摇摆不定，也可能产生影响。如果磁场继续减弱，它可能会影响到类似于低地球轨道卫星上的电子设备，即使没有完全逆转磁北和南。

保护功能

地球的地磁场保护地球表面不受太空中带电粒子的破坏，所以它对地球上生命和电网都很重要。“太阳风暴”以高于通常水平的带电粒子方式，会造成卫星通讯甚至电网的问题，就像2003年发生的那样，当时“万圣节风暴”迫使飞机改道，并在瑞典部分地区停电一小时。目前磁北极离北极很近，而磁南极靠近南极。这是大约78万年前的事了——最后一次地磁场发生了彻底的逆转，磁极北和南互换位置。但是这个领域已经贬值5%每世纪以来直接观察开始于1840年和间接观测暗示这种疲软可能已经持续了至少2000年。

一个特别脆弱的区域叫做南大西洋异常，它从南非延伸到智利，被认为是全球极性逆转的潜在地。布朗和他的同事们想把今天的情况与过去的磁场进行比较。他们把注意力集中在两个“偏移”上，这两个“偏移”是地球磁场的主要干扰，并不一定涉及到全球磁极向南北方向的逆转。其中之一，Laschamp的远足，发生在大约41000年前。在这期间，磁场是一个复杂的混沌，没有一个清晰的磁北和南。另一个是莫诺湖的远足，发生在大约34000年前，它的标志是一个非常弱的磁北和南。

自然变化

研究人员对这些地磁打嗝进行了建模，发现它们看起来都不像今天的磁场条件。在Laschamp的模拟中，磁北和南随着速度的增加而减弱，在中美洲和东南亚几乎同时出现了两个大的异常。在数千年的时间里，磁场方向反向的斑块突然出现，磁场强度下降得很低。在莫诺湖(Mono Lake)的游览过程中，南北磁场减弱了，但在更短的时间内，地球上出现了大量的反向磁性碎片。在磁场强度上也有许多变化的强度，这似乎是不规律的，然后又消失了。在几千年的时间里，这一领域不再动摇，并且在强大的北方和南方再次稳定下来。

今天的磁场并不像在Laschamp或Mono模拟中那样弱，它只有一个强度异常，即南大西洋异常。因此布朗和他的合著者认为，这还不足以形成一个全面的全球触发器。相反一次大的偏移或磁场逆转可能需要地球上许多小的核点。支持他们的论点，他们发现了2次- 49000年前和46000年前-当地磁场看起来很像今天。在这两种情况下，现场都没有发生任何极端事件。如果研究人员是正确的，而且磁场没有逆转，那么人类仍然会有头痛的问题。布朗和他的同事们写道：南大西洋的异常现象已经在卫星上偶尔造成了电力故障。随着磁场强度的持续下降，诸如此类的问题将会变得更加普遍。

博科园-科学科普｜文：Stephanie Pappas/Live Science