3000年前神秘的“地磁尖峰”挑战我们对地球内部的认识

地球的磁场,在我们脚下3000公里处产生的液态铁芯,穿过整个行星并远离太空 - 保护生命和卫星免受来自太阳的有害辐射但是这种屏蔽效果远非恒定空间和时间的强度变化很大在上个世纪,场强变化相对缓慢:最大的变化是南大西洋下降10%,这对于已经过的卫星造成电子问题的影响仍然很大然而,新的观测和建模表明,在一个小得多的地区,公元前1000年左右奇怪地发生了一次更大的变化

这种“地磁尖峰”为地球隐藏内部的动力学和演化提供了一种潜在的深刻见解,现在开始那么什么是地磁峰值,另一个来源的前景和影响是什么呢

公元前1000年的地磁峰值最初是从位于约旦和以色列的铜渣堆中发现的

这些是使用放射性碳年代测定的渣堆中的有机物质

科学家随后使用先进的实验室技术研究了铜,以确定地球的磁场是什么时间 - 依靠这样一个事实,即当熔化的铁迅速冷却时,它会在那个瞬间冻结,同时从炉渣堆的不同层中取样 - 具有略微不同的年龄和磁化 - 它们也可以看到如何随着时间的推移,力量发生了变化他们发现铜渣已经记录了地球的磁场强度上升,然后在30年内下降了100%以上在公元前1000年左右,在土耳其,中国和格鲁吉亚的各种来源值得注意的是,印度,埃及和塞浦路斯在同一时期的实力已经完成是正常的,表明穗可能只有2000公里宽这么小的区域上的这种快速变化标志着地磁峰值是有史以来地球磁场最极端的变化之一

在约旦看到的尖峰是由于在地球的液体核心中产生的更强和更窄的磁性特征产生尖峰的过程仍然笼罩在神秘之中,尽管它可能与核心内的铁流有关,铁在移动时会绕磁场移动(电流)产生磁场)核心从下面被加热并从上面冷却,因此内部的铁被认为经历剧烈的湍流运动,类似于强烈加热的水盘一种可能性是尖峰被汲取到地球核心的表面向上移动的铁射流此后,在与地理极点附近的其他磁性特征合并之前,尖峰可能已向西北方向移动

或者,尖峰强度所有这些选项都表明,在公元前1000年左右,地球核心顶部的液态铁的行为与今天看到的大不相同我们对核心的大部分知识来自大约过去200年,对应于直接磁场测量可用的时间在发现尖峰之前,没有理由怀疑核心流速在公元前1000年到今天会有很大不同 - 事实上,可用模型表明差异不大但是,解释与尖峰相关的快速变化需要流量是目前流量的五到十倍,在短时间内发生很大变化

此外,这种狭窄的尖峰需要类似的局部流动,这与我们看到的全球规模的流通形成对比

今天铁芯可以比以前想象的更快地流动和突然变化的前景,以及更加极端的尖峰的可能性过去发生的类似事件正在挑战一些关于地球核心动态的传统观点地球磁场变化通常被认为对生命没有直接影响,但是我们对电子基础设施的依赖可能产生重大的社会影响

地球磁场与从太阳到达地球的带电粒子之间的相互作用可能产生各种影响 特别重要的是地磁风暴(由太阳风引起),已知会导致停电和卫星和通信系统中断严重风暴的经济影响估计达到数十亿英镑,其重要性现已反映在国家风险登记册在地球磁场异常微弱的地区,地磁暴往往最为普遍

尖峰是一个异常强大的磁场区域,但一个基本的自然法则意味着它们必须伴随着地球上其他地方较弱的地区关键问题是该区域在一个大区域内是否稍弱或在一个小区域内变得非常弱后一种“反尖峰”情景可能与当前南大西洋弱点相似或更极端是否会出现更多的尖峰很难说直到最近,约旦的尖峰才是有史以来唯一这样的事件

但是,有现在,在德克萨斯州大约公元前1000年,我们对尖峰应该是什么样子,它们如何随时间变化以及它们与地球核心液态铁运动的关系的理解也在迅速提高再加上模拟地球核心动力学的数值模拟,很可能很快就可以对峰值发生的频率以及过去可能发生的最可能的位置(可能在未来发生)进行初步预测

事实证明,他们比我们认为更常见克里斯托弗戴维斯是NERC独立研究员/利兹大学地球物理学讲师本文最初发表于The Conversation阅读原文Logo图片:The Conversation

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