日本科学家发现了773,000年前最后一次地球磁极倒转的详细记录。其实每隔20万到30万年，地球的磁极就会发生倒转，其中北极变成了南极，南极变成北极；这种巨变的过程是发生于无形之中的。

最后一次磁极倒转由于距今时间太长而显得格外特殊，因为磁极保持着现有方向已大约有75万年了。一项新的研究揭示了这次磁极倒转的一些细节。

对地球磁场的研究被称为古地磁学，它主要包括对岩石和沉积物的研究，有时也将考古材料纳入其中。岩石在熔化、凝固的过程中保留了地球磁场倒转的记录，它们是磁地层学相关领域的研究对象，研究人员通过测定岩石的年代可以拟构出地磁反转的时间轴。

最后一次倒转以其共同发现者的名字被命名为”Matuyama-Brunhes地磁倒转”， 这两位共同发现者是分别来自法国和日本的地球物理学家Bernard Brunhes和Motonori Matuyama。“Matuyama-Brunhes 地磁倒转”被发现以来，研究人员一直致力于定位其发生到完成的确切时间。

这项新研究的题目是“日本中部千叶综合区的Matuyama–Brunhes地磁极性倒转的完整序列”，首作是日本国家极地研究所项目研究员、日本国家先进工业科学技术研究院博士后研究员Yuki Haneda。这篇论文发表在《地球与行星科学进展》杂志上。

熔岩流是熔岩凝固时地球磁极方向的可靠指标，但它们更像是凝固瞬间的快照，无法提供完整的时间表。

夏威夷的 K?lauea火山熔岩横穿马路，当其凝固时，它可以保存地球磁场的证据。

熔岩流对我们认识熔岩凝固时的地球磁场非常有用，“然而，由于喷发的间断性，熔岩序列无法提供连续的古地磁记录，”论文首作Haneda在新闻发布会上如是说。

在一些沉积物中可以找到较好的记录，这些沉积物可以在很长一段时间内形成。其中一个沉积物被称为千叶复合剖面。千叶复合剖面位于日本，地球物理学家认为其是松山-布容地磁反转（Matuyama-Brunhes geomagnetic reversal）的一个非常详尽的记录。

研究员Yuki Haneda表示，“在这项研究中，我们收集了新的样本，并对千叶复合剖面的样本进行了古生物和岩石磁分析。千叶复合剖面是日本中部一个连续的、扩展的海洋演替以重建松山-布容地磁逆转的完整序列。”据Haneda说，千叶复合剖面被广泛认为包含了松山-布容地磁反转最详细的海洋沉积记录。它是中更新世亚统和千叶期下边界的国际标准，该阶段正是智人作为一个物种出现的时期。

千叶复合剖面以其保存完好的花粉和海洋微化石、大化石而著称。此外，这里还存在着火山碎屑层。火山碎屑是火山喷发时产生的一种碎屑物质，通常称为火山灰。总而言之，千叶提供了松山-布容地磁反转前后最可靠的年代地层学框架。

Yuki Haneda（左，上图）及其同事从千叶复合剖面收集样品，千叶复合剖面显示了日本中部的一个连续和扩展的海洋演替（资料来源：NIPR/AIST/茨城大学）。他们的发现与其他一些研究发现的情况相反，尤其是在反转所需时间方面。一些研究表明，反转花费了几千年的时间，而另一项研究表明，反转的时间约为一个人寿命的长度。时间估算的长短主要取决于研究人员在地球上收集证据的位置。这项基于千叶复合剖面的研究表示，地磁反转是在约2万年的时间中完成的，其中包括1万年导致反转的不稳定期。

Haneda表示，“我们的数据是松山-布容地磁逆转期间最详细的古地磁记录之一，为了解地磁反转的机制提供了深刻的认识。”

该研究的这张图标显示了研究区域在日本房总半岛的位置。（图片来源：Haneda et al.，2020.）在千叶复合剖面所发现的海洋微化石和花粉也为磁场反转提供了线索。研究团队接下来将对化石和花粉进行研究，以了解更多信息。

关于地磁倒转的潜在问题是“它们会造成什么影响？”这已经超出了研究范围，但是可以成为其他一些研究的焦点。

有一些研究者猜测地磁倒转对气候变化有影响。尽管这个猜测还没有充分得到证实，但是一些科学家已经给出了地磁倒转将如何影响气候的一些构想。

2006年,一队研究者在美国地球物理联合会秋季会议上做了一场题为“地球的磁场是否影响气候”的宣讲。当提到影响地球气候变化的一些已得到认同的原因时，团队成员说：“磁场因素很少被提及，也很少有人关注去寻找能够证明气候和磁场变化关系的证据。

存在于地球内部和周围的磁场和电流产生的复杂能量，对我们每天的生活都有着不可估量的影响。据ESA/ATG媒体实验室：“最有意思的表现应当是近期提出的古地磁脉冲现象，这些似乎都与很多气候大事件有关。”

古地磁脉冲是一些在地球地磁场内的局部快速变化。尽管它只是和气候有些许关系，但看似不经意的联系，也可能在将来某一天被证实。所以磁场倒转是否也与气候有某种不经意的联系呢？

磁场倒转对动物的影响也同样是一个吸引人而且开放的问题。许多动物都要进行长期的迁徙旅程，比如鲸、鸟类、海龟等。有证据表明，一些需要迁徙的物种会依靠地球的磁场来导航，这种现象被称为磁感。

那么地磁倒转对这些依赖于磁感的生物有什么影响呢？

在倒转过程中，不仅仅会改变原来磁极的位置，而且磁场强度会随着这个过程减小。或许临时磁极会出现在在赤道，甚至同时出现多个临时地极。这些地极还可以四处移动，离开它们原本的位置或者再返回原处，直到最终完成地极转换。

磁场倒转对动物的影响还并不明确，但是一些证据表明太阳风暴的磁活动可以对这些需要迁徙的鲸产生干扰，甚至最后会让他们自己游到海滩造成搁浅。

加利福尼亚灰鲸比如母鲸和小鲸在太阳耀斑产生的宇宙射电脉冲时在海洋中滞留（迷路）的可能性是平时的4.3倍，这进一步证明了它们是通过地球磁场导航的。地磁逆转会对它们产生什么影响呢？图片来源：尼古拉斯·梅塞尼·诺阿杜，一次逆转，地球磁场的保护作用就会减弱。在一次反转的过程中，更多的太阳辐射可能会到达地球表面，这可能会像太阳风暴一样使鲸鱼等动物处于危险之中。然而，关于这一点的证据并不清楚。

无论如何，地球上的生命在历经了多次地磁逆转还是存活下来了，并且依然繁荣昌盛。现代人类还未曾经历过磁极逆转，所以观察下一个的逆转将会是非常有益的。磁极逆转最有可能的影响到我们的电力和通信系统，包括卫星。随着全球磁场的减弱，更多的太阳辐射可以通过大气层（到达地球表面）。从卡林顿事件中我们可以知道这种可能会非常具有破坏性。虽然这项研究并不能解决所有与此相关的问题，但是它确实可以提高我们对于之前的磁极逆转的理解。

作者总结道：“我们的研究结果提供了M–B地磁反转的详细和扩展的沉积记录，并为进一步了解地磁反转的机制和动力学提供了有价值的新信息。”。

相关知识

卡林顿事件[1]是1859年9月1日至2日，太阳活动周期10（1855-1867）期间的一次强大的地磁风暴。一次日冕物质抛射（CME）击中地球的磁层，引发了有史以来最大的地磁风暴。英国天文学家理查德·卡林顿和理查德·霍奇森观测并记录了太阳光球层中相关的“白光耀斑”。风暴造成了强烈的极光显示，并对电报系统造成了严重破坏。该耀斑现在的标准唯一IAU标识符是SOL1859-09-01。

作者：EVAN GOUGH

FY：Astronomical volunteer team

出处：头条号 @天文在线