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简介：在南非和北非中间 ， 有一块区域地磁场很弱 ， 有人认为这会不会是地球南北极即将进行变换的前兆 ， 但经过实地探索和实验 ， 科学家发现这地磁异常可能是由于随火山喷发喷出的大量氧化铁颗粒造成的 ， 并非南北极磁场变换的千兆 。
液态铁在地球内部深处流动并产生地球磁场 ， 从而保护大气层和卫星免受来自太阳的有害辐射 。 磁场会随时间变化 ， 而且在世界不同地方也会表现出不同的行为 。 磁场甚至可以完全改变极性 ， 使磁北极和磁南极互换位置 。 地球磁极反转现象上一次发生在78万年前 。
南美洲和南部非洲之间 ， 有个叫做“南大西洋异常区”的神秘磁区 ， 该地区的磁场强度要比预期中的弱 。 弱且不稳定磁场被认为是磁场反转的前兆 ， 因此有人认为这一特征可能是我们发现磁场反转的证据 。
如今 ， 我们发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究揭示了南大西洋这一区域出现问题的时间有多长 ， 并阐明了这种现象是否值得担忧 。
弱磁场使地球更易遭受磁暴袭击 ， 这有可能摧毁包括电网在内的电子基础设施 。 南大西洋异常区的磁场已经非常微弱 ， 以至于卫星飞过时 ， 它会对卫星及其技术产生不利影响 。 这个奇怪的区域被认为与一块磁场有关 ， 这块磁场在地球内部2889公里的深度处 ， 指向地球液态外核顶部其余部分的另一个方向 。
【地磁|地球磁极是否即将交换位置？】地球表面的地磁场 ， 用黑色勾勒出南大西洋异常区 ， 用星号标记圣赫勒拿岛 。 颜色范围从弱场（蓝色）到强场（黄色） 。
图片由作者理查德·波诺提供
“反向通量斑块”在过去的250年中得到发展 。 但我们不知道它是否只是液态外核混沌运动的一次性产物 ， 还是长期以来该特定区域内一系列反常现象中的最新一例 。
如果它是非重复功能 ， 那么其当前位置并不重要 ， 它可能发生在任何地方 ， 可能是随机发生的 。 但如果真是这种情况 ， 那么其规模和深度的增加是否成为新一轮逆转开始的标志 ， 该问题仍然存在 。
但如果它是数百万年来反复出现的一系列功能中的最新功能 ， 那么这将降低逆转的可能性 。 但这需要对导致磁场在此特定位置异常作用的原因进行具体说明 。
火山岩
为了找到答案 ， 我们前往了南大西洋中部的圣赫勒拿岛 。 该岛由火山岩组成 ， 拿破仑曾流放至此 ， 并最终于1821年去世 。 这些火山岩来自两个独立的火山 ， 并于800万至1150万年前爆发 。
第一作者耶尔·恩格斯正在圣赫勒拿岛钻探岩心 。
由安迪·比金提供作者相关信息
火山岩冷却时 ， 其中的小颗粒氧化铁会被磁化 ， 因此保存了那时那地地球磁场的方向和强度 。 我们收集了其中的一些岩石 ， 并将它们带回我们在利物浦的实验室并进行了实验 ， 以发现火山爆发时的磁场如何 。
我们的研究结果表明 ， 圣赫勒拿岛在整个喷发期间 ， 磁场方向各不相同 ， 这表明该地区的磁场要比其他地方的磁场不稳定得多 。 因此 ， 它对异常仅存在几个世纪的想法提出了挑战 。 与之相反 ， 整个地区可能在数百万年内都不稳定 。 这意味着目前情况并不像某些科学家所设想的那样罕见 ， 这使得它不太能代表逆转开始 。
进入地球内部的窗口
那怎么解释奇怪的磁区呢？产生它的液态外核（通过对流）以极高的速度移动 ， 以至于对人类来说在很短的时间内就会发生变化 。 外核与其顶部的地幔相互作用 ， 地幔的移动速度要慢得多 。 这意味着地幔在过去的1000万年中 ， 不太可能发生太大变化 。
地球的内部结构 。
源自维基百科
通过穿过地球的地震波 ， 我们对地幔的结构有了一些了解 。 非洲下方 ， 最下层地幔中一个较明显的特征 ， 即波在地球上移动的速度特别慢 ， 这意味着最下层地幔很可能是异常温暖的区域 。 这可能导致与特定位置的外核发生不同的相互作用 ， 这就能解释南大西洋磁场的奇怪之处 。
地球内部的另一面是内核 ， 内核是个实心球 ， 它在外核下方 ， 大小与冥王星相仿 。 内核实体特征在一面缓慢增长 ， 但并非每一面都以相同的速度增长 。 有可能它的一侧生长得更快 ， 从而导致外核内部的流动 ， 到达与大西洋半球下方岩石地幔的外边界 。 我们可能会发现这将导致磁场在圣赫勒拿岛上长时间的不规则行为 。
尽管关于南大西洋不规则行为确切的原因仍有很多疑问 ， 但这项研究表明 ， 这种现象已经存在了数百万年 ， 这很可能是神秘的地球内部地球物理相互作用的结果 。
本文最初由利物浦大学的耶尔·恩格斯和安德鲁·比金发表在《对话》上 。
作者: Yael Annemiek Engbersand Andrew Biggin
FY: 小蜜蜂
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