如果有一天地球上的南極變成了北極,指南針指向北方,鳥類和其他對磁場敏感的動物將怎樣辨別方向?這不是科幻小說的奇思妙想,據(jù)科學(xué)美國人報道,最新的研究成果顯示,地球的磁極已經(jīng)顯露出向相反方向移動的征兆,科學(xué)家們認(rèn)為,地球磁場也許即將反轉(zhuǎn)。
地球磁場約每25萬年
反轉(zhuǎn)1次
礦物可以記錄過去磁場的方向。科學(xué)家利用這一點,發(fā)現(xiàn)在地球45億年的歷史中,地磁的方向已經(jīng)在南北方向反復(fù)變化了數(shù)百次。然而,地球的磁極在最近的78萬年中都沒有發(fā)生反轉(zhuǎn),這段磁極穩(wěn)定的時期相對于通常25萬年1次的反轉(zhuǎn)頻率要長了很多。
不過,科學(xué)家們利用最新的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn),地球的主要磁場自從1830年首次測量以來已經(jīng)減弱了10%。這個消退速度比在失去能量的情況下磁場自然消退的速度還要快20倍。德國馬普研究所地磁專家克里斯坦森表示,根據(jù)計算,即使失去能量,磁極也要經(jīng)過10萬年才會自行消失。目前觀測到的地球主要磁場強(qiáng)度快速減退,意味著一種新的磁性在產(chǎn)生的同時,也在破壞著原來的極性。
地球磁場的分布并不均勻
與公眾理解的條形磁鐵那樣簡單的磁性不同,地球磁場的磁性其實復(fù)雜得多?茖W(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)根據(jù)衛(wèi)星觀測結(jié)果,繪制出了地球磁場的主要分布圖。其中一個重要的發(fā)現(xiàn)是,地球的磁場并不是均勻分布的。地球的大部分磁場僅源于地心——地幔邊界四個寬廣的區(qū)域。他們發(fā)現(xiàn),磁極磁場的大部分強(qiáng)度主要來源于北美洲、西伯利亞和南極洲沿海之下。
不僅如此,在詳細(xì)繪制出地球磁場分布圖之后,科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了存在磁場反向通量的地域。其中最大的一塊位于南半球,非洲南端以下向西一直延伸到南美洲南端。在這些存在磁場反向通量的區(qū)域,地磁的磁性與通常相反。例如,南半球大部分區(qū)域磁性的指向是由內(nèi)而外,而在這些存在磁場反向通量區(qū)域,磁性是由外向內(nèi)指向。
新的反向通量帶還在不斷形成
在1980年和1999年,兩顆用于測量地磁場的衛(wèi)星釋放到太空。通過比較兩顆衛(wèi)星觀測到的地磁場變化結(jié)果,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),新的反向通量帶正在北美洲東海岸和南極下面的地心——地幔邊界形成。而更重要的是,原先已有的反向通量帶已經(jīng)變大并向兩極略微移動了。英國利茲大學(xué)的大衛(wèi)·古賓斯的研究證明,這些反向通量帶的增加、擴(kuò)張和向兩極移動可以說明過去發(fā)現(xiàn)的磁極衰減的現(xiàn)象。
原來極性消失和新極性形成將持續(xù)大約9000年
為了進(jìn)一步研究反向通量帶是怎樣發(fā)展以及它們將如何導(dǎo)致下一次極性反轉(zhuǎn)的開始,目前世界上有三個獨立的研究小組正在使用超級計算機(jī)對地球表明磁場變化進(jìn)行計算模擬。研究者們利用超級計算機(jī)每天運算12小時,經(jīng)過一年多的時間,模擬了地磁場30萬年的演變。結(jié)果發(fā)現(xiàn),反向通量帶往往在磁性反轉(zhuǎn)前出現(xiàn)。當(dāng)?shù)卮艌雠紭O場的強(qiáng)度減弱的時候,反轉(zhuǎn)就開始了。
在模擬運算中,研究者們也發(fā)現(xiàn),隨著磁性反轉(zhuǎn)通量帶的形成,原來的磁場并沒有完全消失。通過觀察地球模型,當(dāng)反轉(zhuǎn)通量帶在地心——地幔邊界上和原來的極性相比開始占據(jù)優(yōu)勢的時候,極性反轉(zhuǎn)就發(fā)生了。總體上說,貫穿地心的原來極性消失和新極性的形成將持續(xù)大約9000年。整理/施劍松
責(zé)任編輯 原霞