地球最后一次磁極倒轉(zhuǎn)的時間定了！快來看看日本科學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)！

日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了773000年前最后一次地球磁極倒轉(zhuǎn)的詳細(xì)記錄。其實每隔20萬到30萬年，地球的磁極就會發(fā)生倒轉(zhuǎn)，其中北極變成了南極，南極變成北極；這種巨變的過程是發(fā)生于無形之中的。

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最后一次磁極倒轉(zhuǎn)由于距今時間太長而顯得格外特殊，因為磁極保持著現(xiàn)有方向已大約有75萬年了。一項新的研究揭示了這次磁極倒轉(zhuǎn)的一些細(xì)節(jié)。

對地球磁場的研究被稱為古地磁學(xué)，它主要包括對巖石和沉積物的研究，有時也將考古材料納入其中。巖石在熔化、凝固的過程中保留了地球磁場倒轉(zhuǎn)的記錄，它們是磁地層學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究對象，研究人員通過測定巖石的年代可以擬構(gòu)出地磁反轉(zhuǎn)的時間軸。

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最后一次倒轉(zhuǎn)以其共同發(fā)現(xiàn)者的名字被命名為”Matuyama-Brunhes地磁倒轉(zhuǎn)”，?這兩位共同發(fā)現(xiàn)者是分別來自法國和日本的地球物理學(xué)家Bernard?Brunhes和Motonori?Matuyama?！癕atuyama-Brunhes?地磁倒轉(zhuǎn)”被發(fā)現(xiàn)以來，研究人員一直致力于定位其發(fā)生到完成的確切時間。

???這項新研究的題目是“日本中部千葉綜合區(qū)的Matuyama–Brunhes地磁極性倒轉(zhuǎn)的完整序列”，首作是日本國家極地研究所項目研究員、日本國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院博士后研究員Yuki?Haneda。這篇論文發(fā)表在《地球與行星科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

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???熔巖流是熔巖凝固時地球磁極方向的可靠指標(biāo)，但它們更像是凝固瞬間的快照，無法提供完整的時間表。?

???夏威夷的?K?lauea火山熔巖橫穿馬路，當(dāng)其凝固時，它可以保存地球磁場的證據(jù)。

???熔巖流對我們認(rèn)識熔巖凝固時的地球磁場非常有用，“然而，由于噴發(fā)的間斷性，熔巖序列無法提供連續(xù)的古地磁記錄，”論文首作Haneda在新聞發(fā)布會上如是說。

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在一些沉積物中可以找到較好的記錄，這些沉積物可以在很長一段時間內(nèi)形成。其中一個沉積物被稱為千葉復(fù)合剖面。千葉復(fù)合剖面位于日本，地球物理學(xué)家認(rèn)為其是松山-布容地磁反轉(zhuǎn)（Matuyama-Brunhes?geomagnetic?reversal）的一個非常詳盡的記錄。

研究員Yuki?Haneda表示，“在這項研究中，我們收集了新的樣本，并對千葉復(fù)合剖面的樣本進(jìn)行了古生物和巖石磁分析。千葉復(fù)合剖面是日本中部一個連續(xù)的、擴(kuò)展的海洋演替以重建松山-布容地磁逆轉(zhuǎn)的完整序列?！睋?jù)Haneda說，千葉復(fù)合剖面被廣泛認(rèn)為包含了松山-布容地磁反轉(zhuǎn)最詳細(xì)的海洋沉積記錄。它是中更新世亞統(tǒng)和千葉期下邊界的國際標(biāo)準(zhǔn)，該階段正是智人作為一個物種出現(xiàn)的時期。

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千葉復(fù)合剖面以其保存完好的花粉和海洋微化石、大化石而著稱。此外，這里還存在著火山碎屑層?；鹕剿樾际腔鹕絿姲l(fā)時產(chǎn)生的一種碎屑物質(zhì)，通常稱為火山灰?？偠灾?，千葉提供了松山-布容地磁反轉(zhuǎn)前后最可靠的年代地層學(xué)框架。

Yuki?Haneda（左，上圖）及其同事從千葉復(fù)合剖面收集樣品，千葉復(fù)合剖面顯示了日本中部的一個連續(xù)和擴(kuò)展的海洋演替（資料來源：NIPR/AIST/茨城大學(xué)）。他們的發(fā)現(xiàn)與其他一些研究發(fā)現(xiàn)的情況相反，尤其是在反轉(zhuǎn)所需時間方面。一些研究表明，反轉(zhuǎn)花費(fèi)了幾千年的時間，而另一項研究表明，反轉(zhuǎn)的時間約為一個人壽命的長度。時間估算的長短主要取決于研究人員在地球上收集證據(jù)的位置。這項基于千葉復(fù)合剖面的研究表示，地磁反轉(zhuǎn)是在約2萬年的時間中完成的，其中包括1萬年導(dǎo)致反轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定期。

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Haneda表示，“我們的數(shù)據(jù)是松山-布容地磁逆轉(zhuǎn)期間最詳細(xì)的古地磁記錄之一，為了解地磁反轉(zhuǎn)的機(jī)制提供了深刻的認(rèn)識?！?/span>

該研究的這張圖標(biāo)顯示了研究區(qū)域在日本房總半島的位置。（圖片來源：Haneda?et?al.，2020.）在千葉復(fù)合剖面所發(fā)現(xiàn)的海洋微化石和花粉也為磁場反轉(zhuǎn)提供了線索。研究團(tuán)隊接下來將對化石和花粉進(jìn)行研究，以了解更多信息。

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關(guān)于地磁倒轉(zhuǎn)的潛在問題是“它們會造成什么影響？”這已經(jīng)超出了研究范圍，但是可以成為其他一些研究的焦點(diǎn)。

有一些研究者猜測地磁倒轉(zhuǎn)對氣候變化有影響。盡管這個猜測還沒有充分得到證實，但是一些科學(xué)家已經(jīng)給出了地磁倒轉(zhuǎn)將如何影響氣候的一些構(gòu)想。

2006年,一隊研究者在美國地球物理聯(lián)合會秋季會議上做了一場題為“地球的磁場是否影響氣候”的宣講。當(dāng)提到影響地球氣候變化的一些已得到認(rèn)同的原因時，團(tuán)隊成員說：“磁場因素很少被提及，也很少有人關(guān)注去尋找能夠證明氣候和磁場變化關(guān)系的證據(jù)。

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存在于地球內(nèi)部和周圍的磁場和電流產(chǎn)生的復(fù)雜能量，對我們每天的生活都有著不可估量的影響。據(jù)ESA/ATG媒體實驗室：“最有意思的表現(xiàn)應(yīng)當(dāng)是近期提出的古地磁脈沖現(xiàn)象，這些似乎都與很多氣候大事件有關(guān)。”

古地磁脈沖是一些在地球地磁場內(nèi)的局部快速變化。盡管它只是和氣候有些許關(guān)系，但看似不經(jīng)意的聯(lián)系，也可能在將來某一天被證實。所以磁場倒轉(zhuǎn)是否也與氣候有某種不經(jīng)意的聯(lián)系呢？

磁場倒轉(zhuǎn)對動物的影響也同樣是一個吸引人而且開放的問題。許多動物都要進(jìn)行長期的遷徙旅程，比如鯨、鳥類、海龜?shù)?。有證據(jù)表明，一些需要遷徙的物種會依靠地球的磁場來導(dǎo)航，這種現(xiàn)象被稱為磁感。

那么地磁倒轉(zhuǎn)對這些依賴于磁感的生物有什么影響呢？

在倒轉(zhuǎn)過程中，不僅僅會改變原來磁極的位置，而且磁場強(qiáng)度會隨著這個過程減小?；蛟S臨時磁極會出現(xiàn)在在赤道，甚至同時出現(xiàn)多個臨時地極。這些地極還可以四處移動，離開它們原本的位置或者再返回原處，直到最終完成地極轉(zhuǎn)換。

磁場倒轉(zhuǎn)對動物的影響還并不明確，但是一些證據(jù)表明太陽風(fēng)暴的磁活動可以對這些需要遷徙的鯨產(chǎn)生干擾，甚至最后會讓他們自己游到海灘造成擱淺。

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加利福尼亞灰鯨比如母鯨和小鯨在太陽耀斑產(chǎn)生的宇宙射電脈沖時在海洋中滯留（迷路）的可能性是平時的4.3倍，這進(jìn)一步證明了它們是通過地球磁場導(dǎo)航的。地磁逆轉(zhuǎn)會對它們產(chǎn)生什么影響呢？圖片來源：尼古拉斯·梅塞尼·諾阿杜，一次逆轉(zhuǎn)，地球磁場的保護(hù)作用就會減弱。在一次反轉(zhuǎn)的過程中，更多的太陽輻射可能會到達(dá)地球表面，這可能會像太陽風(fēng)暴一樣使鯨魚等動物處于危險之中。然而，關(guān)于這一點(diǎn)的證據(jù)并不清楚。

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無論如何，地球上的生命在歷經(jīng)了多次地磁逆轉(zhuǎn)還是存活下來了，并且依然繁榮昌盛?，F(xiàn)代人類還未曾經(jīng)歷過磁極逆轉(zhuǎn)，所以觀察下一個的逆轉(zhuǎn)將會是非常有益的。磁極逆轉(zhuǎn)最有可能的影響到我們的電力和通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星。隨著全球磁場的減弱，更多的太陽輻射可以通過大氣層（到達(dá)地球表面）。從卡林頓事件中我們可以知道這種可能會非常具有破壞性。雖然這項研究并不能解決所有與此相關(guān)的問題，但是它確實可以提高我們對于之前的磁極逆轉(zhuǎn)的理解。

作者總結(jié)道：“我們的研究結(jié)果提供了M–B地磁反轉(zhuǎn)的詳細(xì)和擴(kuò)展的沉積記錄，并為進(jìn)一步了解地磁反轉(zhuǎn)的機(jī)制和動力學(xué)提供了有價值的新信息?！?。

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相關(guān)知識

卡林頓事件[1]是1859年9月1日至2日，太陽活動周期10（1855-1867）期間的一次強(qiáng)大的地磁風(fēng)暴。一次日冕物質(zhì)拋射（CME）擊中地球的磁層，引發(fā)了有史以來最大的地磁風(fēng)暴。英國天文學(xué)家理查德·卡林頓和理查德·霍奇森觀測并記錄了太陽光球?qū)又邢嚓P(guān)的“白光耀斑”。風(fēng)暴造成了強(qiáng)烈的極光顯示，并對電報系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞。該耀斑現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)唯一IAU標(biāo)識符是SOL1859-09-01。

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作者：EVAN GOUGH

FY：Astronomical volunteer team

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