地磁场强度（中国地磁场强度查询）

一项新的研究发现，42000年前的磁场逆转引发了全球气候的剧烈变化，这促进了大型哺乳动物的灭绝，如巨型袋鼠和长毛猛犸象。

来源:冰河世纪

作者|丁保明中国地质大学

我们的地球能有温暖的大气层，很大程度上取决于地磁场的保护。在漫长的地质历史中，地磁场其实并不“牢固”，其磁极会不断反转，导致磁场强度阶段性降低。在那个过程中，气氛还好吗？地球怎么了？

最近发表在《科学》杂志上的一项研究给出了一个参考:

地磁场翻转时，大气中的臭氧会因磁场减弱而减少，导致全球气候剧变，促进物种灭绝。

这让人担心，同样的悲剧会发生在我们身上吗？毕竟近年来，关于地磁场减弱的新闻时有报道，关于地磁场逆转的猜测甚嚣尘上。

重复的地磁倒转

地磁场的极性反转在地质史上并不罕见。自1906年，法国地球物理学家贝尔纳·布龙首次发现法国熔岩的磁化方向与现在的地磁场相反。据推测，地磁场可能发生了逆转。世界各国的地质学家做了大量的古地磁测量和实验。

迄今为止，最早的地磁记录发现于35 ~ 40亿年前，表明地球形成早期就存在地磁场——地球年龄约为45亿年。在地磁场形成后的漫长地质时期，科学家发现每隔100-100万年就会发生一次地磁南北极的完全倒转，而且周期并不固定。仅在过去的8300万年间，地磁场就倒转了183次，在整个地质史上，地磁场倒转了数万次。

磁场反转(示意图)|来自网络

在极性反转的过程中，地磁场的强度减弱。今天，最近的地磁场长期倒转发生在大约78万年前，持续了近2万年，被称为布约尼斯-松山倒转。

但是，在整个地质历史中，并不是所有的地磁反转都会持续数万年。有时候，虽然它的方向会发生很大的变化，甚至达到180度的完整转弯，类似于极性反转，但持续时间很短。这种变化被称为地磁漂移(可以理解为短时间内的两次倒转)。比如41000年前的Laschamps地磁反转事件，持续时间只有1000年左右，地磁反转时间也只有250年左右。

见证42000年前的古树磁场逆转事件。

在这项研究中，科学家利用大约4.2万年前生长在新西兰湿地的古老雪松中记录的相关信息，首次将地磁场逆转与当时大规模的环境变化直接联系起来。人们认为，在4200年至4100年前，地球磁极发生了短暂的逆转，导致了地球上一系列的环境危机，可能导致了当时一些巨型哺乳动物如澳大利亚猛犸象和巨型袋熊的灭绝。

新西兰的贝壳杉是世界上最古老的树之一。研究人员此次发现的这些古树化石距今约4.2万年，具有1700年的年轮。通过对4株古树化石横截面的碳-14同位素分析(放射性测量)，结合年轮数据，研究人员确认了地球磁极在41000年前曾发生过短暂倒转，即拉尚磁极漂移事件。与此同时，获得了能准确测定年龄并有1700年连续变化的大气放射性碳-14记录。

这一记录揭示了拉尚普磁极漂移事件前和磁极反转期间碳-14的主要变化。

新西兰考尔(第一部分)和化石(第二部分)|来自互联网

研究人员认为，地磁场保护地球免受来自外太空的宇宙射线(高能带电粒子流，如来自太阳的带电粒子流空。随着地磁场的减弱，越来越多的宇宙射线进入大气层产生更多的碳-14，这些碳-14会被树木组织吸收并保留下来，所以碳-14的变化反映了当时地磁场的变化。

研究小组发现，地磁场最强的减弱并不是发生在实际磁极反转期间，而是在磁极反转前的数百年间，约42300 ~ 41600年前。在实际磁极反转期间，地磁场的强度约为今天的28%。在反转前的过渡时期，磁场降低到目前只有6%左右。研究人员将这种现象称为“亚当斯过渡地磁事件”。

地磁场的减弱会导致大气中臭氧含量的减少。研究人员模拟了减弱的磁场如何改变大气模型。计算机分析表明，进入大气的带电粒子等宇宙射线的增加会增加大气中氢和氮氧化物的产生。这些分子往往会消耗臭氧，这会降低平流层臭氧保护地球居民免受紫外线辐射的能力。

臭氧层枯竭的另一个可能证据是，大约在42000到40000年前，人类开始越来越多地使用洞穴，洞穴壁画中留下了越来越多的红赭石手印。赭石被认为是一种古老的防晒霜，这可能是人类试图避免越来越强烈的紫外线辐射。

约42000年前西班牙El Castillo洞穴墙壁上的红色赭石手印|来自互联网

消失的大型哺乳动物

那么什么是“大灭绝”呢？此前的研究表明，大约4.2万年前，澳大利亚的大型动物发生了一系列灭绝事件，包括巨型袋鼠、长毛猛犸象和其他大型哺乳动物。当时，科学家们一直在争论这些动物的灭绝是气候变化的责任更大还是人类捕猎的责任更大。

这项研究发现，地磁场的减弱改变了地球的大气，进而影响了大气中不同层对太阳光的吸收，导致了大规模的气候变化，降低了当时地球的温度。利用雪松精确的碳14年记录，研究人员研究了沉积物、花粉等数据。在Laschamps的磁极反转事件之前和期间，并且发现当时从澳大利亚到安第斯山脉的一些地方有一次突然的降温。

与此同时，研究人员对比分析了能够反映拉尚普磁极翻转事件之前和期间太阳活动变化的冰芯记录。发现当时的太阳活动处于最低水平。同时，弱磁场和太阳输出的减少造成了当时大范围的气候和环境变化，给当时的巨兽种群带来了压力，导致巨兽之间、巨兽与人类之间的竞争加剧，最终导致了这些巨兽在当时的灭绝。

因此，当时的气候变化可能对这些动物的灭绝负有更大的责任。

类似的悲剧还会发生吗？

在过去的200年里，地磁强度一直在减弱。与1840年相比，目前地磁场强度下降了10%(1840年开始有不间断的地磁记录)，平均每百年下降5%。2013年底，欧洲航天局空发射了新一代地磁卫星群，观测到地磁强度正在加速下降，是之前估计的10倍。

北极的运动示意图(这里应该是指北极)|来自网络

同时，科学家还发现地磁北极的位置也在变化。1831年首次现场确认时，地磁北极位于加拿大北极附近的布西亚半岛。现在地磁北极已经穿过国际国际日期变更线，进入东半球，继续向俄罗斯西伯利亚方向移动。这是否预示着新一轮地磁反转即将发生？

虽然地质历史上发生过地磁反转，都市区都伴随着地磁场强度的减弱和磁极的漂移，但这些并不一定最终导致地磁反转，也可能是地磁场的正常波动。也许我们现在正处于一个新的地磁反转的门槛，也许不是。由于地磁场变化的极端不规则性，科学家们无法给出准确的预测。

而且在地磁场形成后的漫长地质年中，地球磁极倒转发生了数万次。这些事件是否对当时的地球环境产生了巨大影响，仍需要科学家们不断探索。例如，781000年前开始的20000年的Brunnis-Songshan的逆转可能会造成什么样的长期环境破坏，这是一个更令人困惑的问题。

最新研究成果首次考虑了极端磁场变化是否对环境产生广泛影响。结果的准确性可能需要更多的研究来验证，但它为研究者提供了一种新的思路。古人“博采众长，可以知得失；以史为鉴，可以知兴亡”。“让过去成为过去”的观点在地质研究中被广泛使用。研究地质历史时期发生的事件，可以使人们对地球的演化历史有更清晰的认识，对预测地球未来的变化也有深远的意义。

也许在未来的某一天，人类真的可以预测下一次磁极反转的时间以及可能发生的气候变化，但目前，没有人能预测类似事件是否会再次发生。与其担心连科学家都无法预测的未来，不如把握当下，积极践行“碧水青山是无价之宝”的理念，保护生态环境，共同保护美丽的地球。