TUhjnbcbe - 2024/4/7 9:02:00
来源：新浪科技新浪科技讯北京时间2月24日消息，近期，科学家最新研究发现4.2万年前地球磁场翻转导致地球陷入一场环境危机，这场危机就像一部真实版“灾难电影”。地球磁场处于动态变化中，当磁北极和磁南极互换位置时，就会发生地球磁场翻转，在现今我们依赖电子产品的科技生活中，磁场翻转可能会严重破坏通信网络。磁场翻转的“昨天、今天和明天”最新研究表明，地球磁场翻转造成的影响更加严重，科学家首次发现磁场翻转会造成严重生态影响的确凿证据，他们将4.2万年前磁场翻转与当时全球气候剧烈变化联系起来，当时的气候剧变导致大量物种灭绝，同时早期人类行为发生改变，可能迫使他们进入洞穴生活，躲避强紫外线照射。磁圈即地球周围的磁性屏障，源自地球铁核周围高温熔化金属物质的搅动，美国宇航局称，这种持续搅动的液体流会产生电能，反过来这些电能会产生磁场线，磁场线将地球南北两极连接，呈弯曲线结构环绕地球。磁场就像一个保护气泡，避免地球遭受太阳辐射伤害，在地球朝向太阳的一侧，太阳风持续轰击将磁场挤扁，使磁场延伸至不超过地球半径10倍的区域，然而，在地球背对太阳的一侧，磁场向太空方向延伸得更远，形成一个巨大的“磁尾”，甚至延伸距离超越了地月距离。地球上两个磁场弧线汇合交叉点就是南极和北极，虽然这些位置相对稳定，但磁极和磁场本身并非固定不变的，大约每隔20万-30万年，地球磁场会减弱到足以完全翻转对换磁极位置，美国宇航局专家称，该过程可能需要数百年，甚至数千年时间。保存在远古火山沉积物和其他沉积物中的磁性分子可以揭晓远古时期地球磁极何时发生反转，该研究报告主要作者、新西兰奥塔哥大学地质学名誉教授艾伦·库珀称，由于沉积物中磁性分子与沉积时磁场方向一致，因此它们指示了磁北极的位置。近期，研究人员置疑4.1万-4.2万年前出现的拉尚漂移现象（相对较近期发生且短暂极性翻转），是否与地球同时期发生的显著变化有关，此前科学家曾表示，这些显著变化从未被认为与磁圈活动有关。他们怀疑在保护性磁场发生翻转的时期，太阳和宇宙辐射暴露可能会对大气层产生严重影响，从而影响当时的全球气候。另外，年，科学家曾发现一个被称为“南大西洋异常区（SAA）”的神秘区域，会使轨道飞行器暴露在高水平辐射之下，它的中心在南美洲与非洲之间的大西洋中，包括南美洲西南、非洲南端以及大西洋南部，科学家通过研究分析发现，这一带的磁场从年就开始变弱了，其强度至今仍然在降低中。此外，北极磁场已减弱10%，部分迹象显示地球处于磁场翻转的雏形阶段。贝壳杉中的线索：4.2万年前欧洲尼安德特人逐渐消失依据这项最新研究，之前科学家对格陵兰岛冰芯的勘测研究可追溯发现拉尚漂移现象，并未呈现气候变化的相关证据。但这次研究人员将注意力转向另一个气候数据的潜在来源——新西兰北部沼泽中保存的贝壳杉树。他们从保存完好的树干上切下横截面部分，并观察碳14水平在拉尚漂移翻转期间的变化，分析结果显示，在拉尚漂移翻转期间，当地球磁场减弱时，大气中放射性碳水平升高。库珀说：“一旦我们从贝壳杉的记录中获得准确时间，就可以证实该时间与全球各地气候和生物变化记录完美吻合，例如：大约4.2万年前，澳大利亚境内生活的巨型动物开始灭绝，欧洲尼安德特人也逐渐消失，与气候相关的生态系统变化可能加速了以上物种的灭绝。”之前研究小组使用计算机气候模型测试是什么原因导致大范围气候剧变和相关物种灭绝，他们发现弱磁场（大约是正常磁场强度的6%）可能产生严重气候变化，通过电离辐射破坏地球臭氧层，使紫外线穿过地球大气层，并改变大气吸收太阳能量的方式。库珀说：“高度电离大气层也可能在全球各地产生明亮的极光现象，并频繁出现闪电风暴，使天空看上去类似于‘灾难电影’中的一些神秘场景。”迫使早期人类使用“防晒霜”？4.2万年前磁场翻转对当时的智人行为产生重大影响，早期人类的洞穴艺术开始在世界各地出现，其中包括第一批赭红色手形图案，库珀说：“我们怀疑这是早期人类涂抹防晒霜的标志，现今该行为仍在纳米比亚现代土著部落中存在，来自弱磁场环境较高紫外线水平可能迫使人类在洞穴中寻求庇护，或者迫使他们使用防晒矿物质来保护皮肤。”科学家无法准确预测地球磁场下一次翻转可能在什么时候发生，然而一些迹象显示，在过去年里，磁北极已迁移越过白令海区域，并且北极磁场已减弱10%，现处于磁场翻转的雏形阶段，或者磁场翻转发生的时间比我们预想的更近，更为紧迫的是，研究人员亟需尽快全面掌握磁场翻转对全球环境变化产生的深远影响。科学家指出，总体而言，这些发现提出了一些重要问题，涉及磁场翻转对生态进化的危害，以及在更深层地质记录中产生的深远影响。“南大西洋异常区”被视为地球磁场翻转的前奏？近年来，地球磁场出现的一个奇怪“凹痕”对轨道飞行的飞行器造成了高水平辐射，它会导致各种问题，从周期性故障至飞行任务彻底失败……辐射对人类和电子产品而言是一种无色、无味、无嗅的“敌人”，而且地球磁场存在一个怪异现象，被称为“南大西洋异常区（SAA）”的一个神秘区域，会使轨道飞行器暴露在高水平辐射之下。欧洲航天局的Swarm卫星测量地球磁场的强度。图中较冷颜色（蓝色）比较暖颜色（粉色）磁场强度低，图中左下侧一大片黑暗区域被称为南大西洋异常区域（SAA）。现今地球磁场分布并不均匀，例如：南大西洋异常区，其磁场强度比世界其他地区弱了30-50%，而且弱化速度也比其他地区快10倍，甚至部分科学家猜测南大西洋异常区有可能出现磁场翻转，产生一个独立磁场，并且出现局部朝南的磁北极。多年以来，南大西洋异常区已成为多次宇宙飞船出现故障的“罪魁祸首”，甚至决定宇航员何时能太空行走，何时不能，随着地球周围太空环境被越来越多的飞行器包围，神秘的南大西洋异常区对未来的太空飞行意味着什么呢？磁异常的形成之谜地球磁场是一个自我维持过程的结果，该结果被称为“地球发电机”，当熔融的铁在地球外核周围搅动时，会产生巨大的电流，反之这些电流会产生并加强磁场作用。地球磁场自身向太空延伸数万公里，磁场与带电粒子相互作用的区域被称为磁层，磁层通过使太阳风和宇宙射线偏转来保护地球生命，否则就会带走大部分大气，以及产生有害影响。但并不是所有入射粒子都会发生偏转，有些入射粒子陷入范艾伦辐射带，该辐射带是两个甜甜圈的结构，据悉，范艾伦辐射带内部与地球表面的平均距离大约公里，但是范艾伦辐射带与地球磁轴保持对称，而磁轴并非与地球旋转轴保持完美对齐，最终的结果是范艾伦辐射带到达地球表面的距离均不相同。而南大西洋异常区是范艾伦辐射带距离地球最近的区域，仅距离地球表面公里，在这个高度范围，低地球轨道运行的宇宙飞船可能会周期性穿过南大西洋异常区，使它们暴露在大量被捕获的高能粒子中，即具有潜在破坏性的辐射剂量。航天器神秘失踪来自南大西洋异常区的辐射无疑会对航天器产生影响，有时会导致它们毁灭，一个显著的例子是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的X射线天文卫星，它也被为“Hitomi”，于年2月发射，用于研究宇宙中极端条件下的高能X射线。但是年3月26日，日本宇宙航空研究开发机构失去了与该卫星的所有联系，不久之后美国联合太空作战中心公开证实称，有证据表明Hitomi卫星在空中至少分裂成5块，最大一块残骸在空中不断翻滚着，最终产生更多的碎片残骸，据悉，Hitomi卫星造成的经济损失高达2.7亿美元。尽管导致该卫星失踪的确切细节仍有争议，但众所周知，Hitomi的恒星跟踪器能够揭晓它在太空中的具体定位，当该卫星掠过南大西洋异常区上空时，它反复出现故障问题，有可能是辐射对卫星操作系统造成损伤，最终导致它盘旋运行最终坠毁，据称，当技术人员试图纠正实际上并不存在的位置问题时，已发现该卫星旋转速度太快了。同样，年，全球星公司（一家卫星电话和数据通信公司）也遭遇了几颗第一代通信卫星损失，专家认为，该损失与通信卫星掠过南大西洋异常区上空有关，其电子元件受到严重辐射导致损坏退化。事实上，也不仅仅是人造卫星出现故障问题，太空实验室的计算机和仪器、国际空间站、航天飞机，甚至SpaceX公司“龙”飞船在经过南大西洋异常区上空都遇到过故障或者其他问题。南大西洋异常区导致太空行走任务取消南大西洋异常区高辐射剂量是否会使宇航员处于危险之中？由于国际空间站偶尔会掠过南大西洋异常区上空，空间站拥有足够的辐射屏蔽措施，宇航员在空间站内不会受到辐射伤害。之前美国航天飞机也会掠过南大西洋异常区上空，其短暂飞行时间不会产生危害，但尽管如此，考虑到宇航员直接暴露在南大西洋异常区可能接触高辐射剂量，国际空间站在掠过南大西洋异常区上空时，取消了太空行走任务安排。随着科学家和工程师在处理南大西洋异常区辐射问题和建造宇宙飞船方面获得更多经验，他们现已研发出应对高能粒子可能造成潜在损害的策略，工程师们可以增加更多的辐射屏蔽，尽管这样会增大飞行器的重量，进而增大发射成本。被称为自退火砷化镓电路芯片的半导体对辐射损伤的抵抗力更强，而且简单地将精密电子元件放在航天器内部更深处，它们将被其他密度更大、更耐用的元件包围着，也能提供额外的防辐射保护。有一件事是明确的：随着太空飞行技术的不断成熟和进步，认真对待像南大西洋异常区这样的特殊区域是至关重要的，无论是资金、技术还是宇航员的生命。（叶倾城）