Are the 地球’s magnetic poles about to swap places?

地球先前的极地逆转发生在78万年前。我们即将面对另一个吗?听听新研究的作者对一个奇怪的异常现象(可能是一个线索)的看法。

Globe of 地球 with curved lines shooting out of the North Pole area 和 bending around 地球.

地球的磁场从地球延伸’的内部空间进入太空,像一个看不见的力场一样围绕着我们的星球,通过将带电粒子从太阳上偏转而保护生命免受有害的太阳辐射。但是这个领域正在不断变化。确实,我们星球的历史包括许多全球性的磁逆转,南北磁极相互交换。图片来自NASA戈达德太空飞行中心/ 对话.

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通过 Yael Annemiek恩格斯, 利物浦大学安德鲁·比金(Andrew Biggin), 利物浦大学

液态铁在地球内部深处流动,并产生地球磁场,从而保护我们的大气层和卫星免受来自太阳的有害辐射。该字段随时间变化,并且在世界不同地区的行为也不同。磁场甚至可以完全改变极性,而磁北极和南极会切换位置。这就是所谓的 逆转 最后一次发生在780,000年前

山,山谷和蓝天。

Saint Helena, where 地球’s magnetic field behaves strangely. Image via Umomos/ Shutterstock/ 对话.

在南美和非洲南部之间,有一个神秘的磁性区,称为“南大西洋异常区”,该磁场弱于我们的预期。弱磁场和不稳定磁场被认为是在磁场反转之前发生的,因此有人认为这一特征可能证明我们 面对一个.

现在,我们的新研究于2020年6月12日发表在 美国国家科学院院刊,他发现了南大西洋的油田作用了多长时间-并揭示了是否值得担心。

弱磁场使我们更容易遭受电磁风暴的袭击,这有可能摧毁包括电网在内的电子基础设施。南大西洋异常的磁场已经如此之弱,以至于当它们飞过时会对卫星及其技术产生不利影响。人们认为,这个奇怪的区域与一块磁场有关,该磁场指向地球液态外核顶部的其余部分,指向地球内部1,795英里(2,889公里)深度的不同方向。

Stretched oval map of 地球 with mostly blue along the middle 和 mostly red 和 black toward Arctic 和 Antarctic.

地球表面的地磁场,以黑色勾勒出南大西洋异常,以圣赫勒拿岛标有星标。颜色范围从弱场(蓝色)到强场(黄色)。图片来自Richard K.Bono / 对话.

这个 ”反向通量贴片在过去250年中,它本身就已经增长了。但是我们不知道这是外层流体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异常中最新的一次。

如果它是非重复性功能,则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。但是,如果是这种情况,那么其规模和深度的增加是否可能标志着新的逆转开始的问题仍然存在。

但是,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,则将使逆转的可能性降低。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,我们前往了位于南大西洋中部的圣海伦娜岛。这个岛是拿破仑流放到那里并最终于1821年死亡的地方,由火山岩制成。这些火山源于两个独立的火山,爆发于八百万至一千一百五十万年前。

有操作一个大钻子的霓虹绿色背心和黄色安全帽的女科学家。

主要作者Yael Engbers正在钻研Saint Helena的核心。图片来自Andy Biggin / 对话.

当火山岩冷却时,其中的小颗粒氧化铁会被磁化,因此可以在当时和地方保存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,在那里我们进行了实验,以发现火山爆发时的磁场。

我们的结果表明,在整个喷发期间,圣赫勒拿岛的田地的方向非常不同,这表明该地区的田地比其他地方的田地不稳定得多。因此,它挑战了异常仅存在了几个世纪的想法。相反,整个地区在数百万年的时间范围内可能是不稳定的。这意味着当前的情况并不像某些科学家所设想的那样罕见,这使得它不太可能代表逆转的开始。

A window 在to 地球’s 在terior

那么,什么可以解释奇数磁区呢?产生它的液体外核移动(通过 对流)的速度如此之快,以至于在非常短的人类时间尺度上就会发生变化。外核心与位于其顶部的称为地幔的层相互作用,该层的移动速度要慢得多。这意味着在过去的一千万年中,地幔不太可能发生很大变化。

Cutaway view of 地球 with labeled yellow, orange 和 red layers above a white center.

地球’s 在ner structure. Image via Wikipedia.

地震波 passing through the 地球, we have some 在sight 在to the structure of the mantle. Underneath Africa there is a 大功能 在最下层的地幔中,海浪在地球上移动的速度特别慢,这意味着最下层的地幔最有可能是异常温暖的区域。这可能会导致与该特定位置处的外核发生不同的交互作用,从而可能 说明 南大西洋磁场的奇怪行为。

地球内部的另一个方面是内核,它是一个实心球,在外核下方大小与冥王星相当。这个稳定的功能正在缓慢增长,但并非到处都以相同的速度增长。有可能它的一侧生长得更快,从而导致外部岩心内部的流动到达与岩石地幔正好位于其下方的外部边界。 大西洋半球。在我们在圣赫勒拿岛上发现的长时间范围内,这可能会导致磁场的不规则行为。

尽管对于南大西洋不规则行为的确切原因仍有很多疑问,但这项研究向我们表明,这种现象已经存在了数百万年,并且很可能是地球神秘内部地球物理相互作用的结果。

Yael Annemiek恩格斯博士候选人, 利物浦大学安德鲁·比金(Andrew Biggin),古磁性教授, 利物浦大学

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Bottom line: Is 地球 facing a magnetic pole reversal soon? Hear from the authors of a new study, on a strange anomaly that might be a clue.

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