在近期的新研究中，科學家通過模擬顯示了10萬(wan) 年以來地磁場的動態變化，揭示地球磁場改變方向的速度要比原先預計的快得多。

　　地磁場源自於(yu) 地球內(nei) 部，延伸至太空，就像一個(ge) 保護罩一樣，使地球的大氣層保持在適當的位置，並保護生命免受宇宙輻射和太陽風的傷(shang) 害。不過，地磁場平均每幾十萬(wan) 年就會(hui) 發生一次地磁逆轉，即磁北極和磁南極突然（在地質時間尺度上）互換位置。上一次發生這種情況大約是在78萬(wan) 年前，稱為(wei) 布容尼斯-鬆山逆轉。在之前的研究中，科學家估計這個(ge) 過程需要數千年，以每年約1度的速度改變。

　　在這項新研究中，研究人員指出，地磁場的這種方向變化可能比以往認為(wei) 的快10倍，並且比最近觀測到的變化快將近100倍。

　　在地球表麵下約2800公裏處，地核的液態外核在不斷流動，為(wei) 無形的地磁場提供了動力。翻滾的導電岩漿產(chan) 生了電荷，而這些電荷決(jue) 定了磁極的位置，並形成了無形的磁力線。這些磁力線包裹著地球，連接著南北磁極。

　　地核和磁場之間的相互作用十分複雜。外核中的熔融鐵、鎳的對流導致某些地方極具磁性，而另一些地方則磁性較弱。英國利茲(zi) 大學地球與(yu) 環境學院副教授、該研究的主要作者克裏斯托弗·戴維斯表示，地球表麵的磁場強度會(hui) 隨著時間而變化，也會(hui) 因地核的不同位置而改變。在熔融的地核中，“流體(ti) 扭曲並拉伸磁場，而磁場反過來推動了流體(ti) ，抵抗這種扭曲”。

　　“這種流體(ti) 是很動蕩的，簡單來說，就像一鍋沸水裏的水流一樣，”戴維斯說，“因此在地核內(nei) 部，流體(ti) 和磁場之間的相互作用是不同的。”換句話說，當液態外核“沸騰”時，這種運動在地核不同部分導致磁力的起伏，從(cong) 而決(jue) 定了這些區域如何影響磁層。

　　對今天的科學家來說，這些相互作用中的某些變化是可見的，比如高緯度地區的強磁場區域；向東(dong) 或向西漂移的磁場特征；以及在非洲和南美洲之間的一個(ge) 長期存在的磁場弱區，即南大西洋異常區。

　　早在幾個(ge) 世紀以前，水手們(men) 就在航海日誌中記錄了這一區域的磁場變化；近幾十年來，衛星和天文台都捕捉到了這種變化。據此前的報道，近年來的觀測表明，在過去的160年裏，地球磁場的強度實際已經減弱，這表明地球可能會(hui) 更早地經曆地磁逆轉。

　　不過，戴維斯指出，追蹤遙遠過去的磁場變化要比想象的更具有挑戰性。“我們(men) 知道磁極會(hui) 發生倒轉，但在數千年到數百萬(wan) 年的時間裏，磁場究竟是如何變化的，仍然有很多信息等待發現，”戴維斯說，“在我們(men) 的研究中，我們(men) 提出了這樣一個(ge) 問題：磁場在這些時間尺度上改變方向的速度能有多快？”

　　追蹤流向

　　為(wei) 了回答這個(ge) 問題，戴維斯和該研究的合著者凱瑟琳·康斯特布爾建立了一種新的磁場模型。該模型使用了過去10萬(wan) 年間的大量磁場觀測數據。戴維斯表示，磁場變化可以體(ti) 現在海洋沉積物、冷卻的熔岩流，甚至是人造結構和文物中。

　　“然而，像所有基於(yu) 地球表麵觀測的模型一樣，這個(ge) 模型也隻能向我們(men) 展示地核頂部的磁場；我們(men) 不能‘看到’地核內(nei) 部，”戴維斯補充道，“因此，我們(men) 將這些結果與(yu) 計算機模擬的磁場產(chan) 生的物理過程結合起來。”歸根結底，磁場的產(chan) 生源自地核的運動。

　　戴維斯和康斯特布爾發現，在磁場變弱的地區，磁場方向每年的改變可達10度。這一變化速率比之前模型預測的結果快了10倍，比目前觀測到的變化速率快100倍。

　　模擬結果表明，當地核熔融區域的方向逆轉時，磁場方向將發生劇烈變化。這種地核逆轉在赤道附近更為(wei) 常見，與(yu) 研究人員在低緯度地區觀察到的磁場方向快速變化相吻合。研究人員在論文中寫(xie) 道，這項關(guan) 於(yu) 低緯度地區磁場變化最快的新證據表明，未來科學家應該把注意力放在這些區域。

　　康斯特布爾說：“對這些模擬過程中不斷變化的動力學進行更深入的研究，將為(wei) 我們(men) 提供有用的策略，以記錄這種快速變化如何發生，並了解這種變化是否也會(hui) 出現在像我們(men) 今天這樣的磁極穩定時期。”該研究的結果在線發表在7月6日的《自然-通訊》雜誌上。（任天）

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