太阳风与地球磁场的互动，产生了许多绚烂的夜光秀。如图是加拿大北方的极光。这种艳丽的光线提示着咱们，地球磁场罩十分重要，时刻在维护咱们星球免受辐射侵扰。
图源：ESA/NASA
撰文：MAYA WEI-HAAS
Yves Gallet在西伯利亚东北部一座峻峭的石坡上努力地坚持平衡，脚下一条碧绿的河流不慌不忙地从山下崎岖的地貌中淌过。不过，来自法国巴黎地球物理研讨所的他底子无心赏识。他的眼睛盯在岩石上，脑海里只要一个主意：描绘出地球磁场的前史。
地球磁场，就像是一个维护罩，使地球免受太阳继续辐射的影响。在地球46亿年的前史中，磁场曾多次倒转，改换南北极，而一些研讨者估测下一次磁极倒转近在眼前。虽然关于地磁末日的宣扬有些杞人忧天，但地磁倒转的确或许会带来一些损坏性影响，比方会添加辐射露出，会构成技术性损坏，因此，了解地球前史上的地磁倒转，并非仅仅满意好奇心罢了。
现在，Gallet及其搭档现已发现了有记载的、地磁倒转频率位居前列的依据。依据他们近来宣布在《地球与行星科学通讯》上的论文，在那段极端紊乱的时刻里，地球每隔100万年阅历了26次地磁倒转，这一频率比过去1000万年间的频率高5倍多。
美国佛罗里达大学古地磁学家Joseph Meert（未参加本研讨）称，这一发现与日益增多的依据标明，地球磁场倒转得比咱们幻想得愈加频频。这类研讨正在逐步添补地球磁场研讨的空白，并协助科学家们更深化地了解这类地质现象发作的机遇与原因，而且或许暗示着地磁的极度活泼对前期生命产生过影响。
地球永不休止的磁极
在地表下约2900千米深处，外地核里熔融的铁和镍产生了地球磁场。经年累月，地球磁场的种种改变都被富含铁的、与磁场影响密切相关的矿物质记载下来，而当沉积岩构成或岩浆冷却时，这些矿物质就被封印起来，就好像凝结在时刻里的一根根指南针。
依据这些岩石记载，咱们的磁极在大约78万年里都未曾发作过倒转，但在此之前，它们却并未停歇过，每隔大约20万年就倒转一次。不过，也有一段较长的时刻里，地磁极比较稳定，比方在大约1亿年前的白垩纪期间，就有约4000万年的稳定时。
地磁倒转有多快？为了答复这个问题，Gallet及其搭档们乘坐直升机、充气筏，攀爬上不稳定的山崖，寻觅大约5亿年前中寒武世时期散落的点滴头绪。刻画这一区域的沙粒从前处在一片温暖的浅海中，沉积物里的矿物质漂流至海床上，并在压力下构成新的岩层。
本世纪初，Gallet及其搭档们第一次来到这儿,，从几近笔直的岩面上收集了119份样品。他们研讨发现，在中寒武世的某个时期，每隔1百万年，地球最少阅历了6-8次地磁倒转。
科学家在西伯利亚所谓的Khorbusuonka区域的岩壁上收集了岩石样本。这些岩石富含铁，记载着地球大约300万年前史片段的地磁信息。
图源：YVES GALLET
“咱们其时并未想到倒转频率有这么高。”Gallet在电子邮件中写道。他着重，其时，科学家以为4-6次倒转就现已很高。他们的研讨结果让他和搭档们不由置疑自己，觉得需求收集更多样本。所以，2016年夏，他们又回来那里，收集了约550块10-20厘米见方的岩石。对这些岩石所含地磁信息的剖析，验证了他们之前的研讨：在岩石样本掩盖的300万年间，他们共检测到惊人的78次地磁倒转。
Gallet说：“咱们估计会有很高的地磁倒转频率，但却没有想到有这么高。”他指出，其间22个岩石样本只记载了一次倒转，标明实在的地磁倒转频率或许更高。
磁极翻飞
到现在，这项研讨带来的问题比带来的答案还多。咱们不清楚那一时期的磁场为什么那么兴奋，也不清楚它为何又那么快地沉寂下来。
有一种猜想以为：这些前期的倒转，与地球的固态内核的冷却与结晶化进程相关。许多研讨标明，这一进程始于大约6亿年或7亿年前，或许中寒武世时期密布的地磁倒转就来自于地球内核构成的晚期。不过，这一猜想还有许多不确定性。
英国利物浦大学的地质学家Annique Van der Boon（未参加本研讨）称：“要想知道地核及其行为极为困难。咱们看不到它，也到不了那儿去。”
美国佛罗里达大学古地磁学家Joseph Meert指出，别的一个与该时期的高翻转率适当的时期是距今约5.5亿年至5.6亿年前的埃迪卡拉纪，这一时期有许多生物灭绝。研讨标明，埃迪卡拉纪的地磁倒转极端弱小，因此或许使地球上的前期生物露出在了环境严格的地表条件下。
Meert说：“借用《星球大战》的说法，咱们的防护罩摘了下来，让世界的各种辐射炮击地球表面。”或许正是这种过量的露出害死了埃迪卡拉纪柔软湿滑的一众小生命，由于其间许多生物都未能移动到遮挡太阳的隐瞒物下。可是，科学家却没有发现与中寒武世期间超高的地磁倒转频率相对应的大灭绝事情，相反，该时期的生命方式正在阅历大迸发。Meert估测，或许是进化协助了这些生物，因此有许多穴居动物或其它能找到遮挡物的动物躲开了有害的太阳射线。不过，他说，眼下这一切都仅仅估测。
磁性疑问
有意思的是，这些地磁改换好像有必定周期性，其间未发作地磁倒转的继续期每隔1.5亿年就会呈现一次。在这些稳定时之间，地球磁场好像会以每一百万年5次的频率倒转，而这些倒转期中心又间或呈现极度活泼的迸发期。
Meert说，依据这些约略的周期，地球磁场好像正在迈向另一个迸发期。不过他提示说还存在许多不确定性。而且，即使下一次地磁倒转行将发作，从咱们人类的视角来看，地磁倒转也十分缓慢，由于磁极倒转要阅历几千年时刻。
他说：“这可不是放电影，你某天醒来后发现指南针指向南边而第二天就指向了北方。”
英国利物浦大学的地质学家Annique Van der Boon解说说，破解地磁改变周期律的另一个大难题在于，这类记载都十分涣散。如此陈旧的岩石一般都跟着大陆磕碰而被压碎、变形，使许多陈旧的记载含糊化。他研讨的岩石愈加涣散，其间记载了大约4亿年前地磁倒转频率正在升高的一个时期。
她说：“我有点儿妒忌这项研讨的数据，由于它看起来真的太好了。”
德国慕尼黑大学的地磁学家Florian Lhuillier以为，虽然研讨人员在困难的条件下现已极力，但这一研讨结果仍需求地球其它当地的验证，以证明这的确是一个全球性的事情。他还希望能看到来自火山岩的相似依据。这类岩石中蕴藏的矿物质相同能在岩浆冷却成岩石的时分记载下磁场。但是，沉积物在变成岩石的进程中会被压碎、夯实，化学性质或许会发作改变，因此或许会搅扰咱们对磁场方位的判别。
不过，这项研讨依然能让咱们一窥咱们星球张狂的过往，而且给咱们的疑团中注入了许多新鲜的数据。英国利物浦大学的地球学家Courtney Jean Sprain称，接下来的一个使命便是用计算机模型来摆放这些数据：“现在，咱们能够开端运转一些计算机模型，然后说，好吧，这或许意味着什么呢？”
（译者：mikegao）
来历：国家地理中文网（官V）
