釋義
地磁漂移(geomagnetic excursion):在地磁場變化的歷史中,有時其方向雖也會發生很大的變化,甚至可達到180度的完全轉向,類似極性倒轉那樣,但其持續時間較短,這類變化稱為地磁漂移。如果這類變化能被岩石記錄下來便可為地層對比提供一種更為敏銳、更為精確的對比標誌。但由於它的持續時間過於短暫,以至往往在許多地層剖面中被“漏記”,或在實驗室測量中檢測不到,也可能由於在野外採樣時因採樣密度不夠而被“漏采”。
Laschamp地磁漂移研究進展
Laschamp地磁漂移是距今41ka前發生的一次重要的地磁事件。認識該事件期間地磁場行為及其地球內部動力學和古環境約束,對於理解地球深內部過程,探究地磁場變化及其生物效應等都具有重要的地球物理學意義。自1967年Bonhommet和Babkine在法國Laschamp火山岩省兩個熔岩流中發現該地磁事件以來,關於Laschamp地磁漂移的系列研究在五個方面取得了重要認識:
1)事件的全球性:除法國地區外,古地磁學家們已在冰島、格陵蘭、北冰洋、美國西部、黑海、東亞、大洋洲、印度洋、太平洋和大西洋等地區的火山岩、海相和陸相沉積物中發現其記錄,證明了該事件的全球性。
2)年代學:氬-氬、鉀-氬等精確同位素年代學研究已獲得該事件發生的地質年代為40.7±0.95ka(2σ);根據大洋沉積記錄估算得出該事件的持續事件<2kyr,約為1.2-1.5kyr。
3)漂移期間虛地磁極(VGP)路徑:VGP向南經過東亞和澳大利亞到達南極大陸後,順時針沿非洲和歐洲向北返回[5];與部分極性倒轉過程中VGP軌跡的相似性表明二者之間的內在聯繫。
4)古強度研究:根據Thelllier方法獲得該事件期間火山岩記錄的地磁場古強度值約4.2-7.7μT,約為現今強度值的1/6-1/10,這一結果已得到沉積物相對古強度研究的支持,強度衰減速率可達幾十nT/yr;貝葉斯反演結果顯示該事件期間地磁場偶極子和非偶極子場都顯著降低,這不同於松山-布容極性倒轉過程中古強度變化。
5)宇宙射線與氣候:該事件期間伴隨地磁場強度的降低,宇宙射線(10Be、14C和36Cl)通量出現了極值,約為正常值2倍多;這一宇宙射線通量變化是否引起氣候異常(成雲-變冷效應),迄今十分有限的觀測資料尚無法得出結論。
百年資料重現地球磁場漂移情況
近日,來自法國和丹麥的三個研究組將數百年來積攢的歷史資料數據進行了綜合,重現了過去數百年時間內地球磁場西移的情況。在他們聯合發表在《自然》雜誌上的論文中,研究人員預計根據這些研究的成果,他們將有望能預測未來地球磁場的移動走向。
科學家和探險家們早在數百年前便已經注意到地球的磁場存在漂移,最早在1500年代的航海家日誌中就已經有船長對這一現象進行了記載。此後,研究人員已經大致確認地球磁場的來源是由於地球外核的液態金屬層圍繞固態核心流動產生的電流引發的。人們也逐漸認識到,正是地球的磁場保護著這顆星球上的生命,讓他們免遭來自太陽的強大帶電粒子流的轟擊,如果沒有地球磁場的保護,地球上的生命將難以生存。但是其中難以解釋的一點就在於,觀察發現在西半球低緯度地區的地磁漂移速度相較於其北半部分或東半球顯得更快一些。在這項最新研究中,研究人員蒐集了歷史上的各種有關檔案資料——航海日誌,科學紀錄檔案,乃至衛星數據——將所有這些新舊的數據結合起來,試圖解釋這種差異背後的機制。
首先考慮重力對地球核心以及地幔產生的影響,它讓外層地幔中產生巨大的自轉渦流,而很明顯這種渦流會更加集中在低緯度地區。而核區對流則會推動其逐漸向西漂移。
第二個原因是地球的逐漸冷卻——隨著地球的持續冷卻,地球基本呈液態的外核也逐漸降溫,在此過程中其粘度增加,但這種變化是極不均勻的。研究人員表示在印尼下方這種粘度的增加程度更多一些,這導致該區域的內部浮力增大,這也反過來導致渦流結構的扭曲,從而引發地磁的向西漂移。
總體來說,研究人員認為可以建立一個模型來描述過去數百年間發生的地磁漂移,甚至可以據此進一步開展對其未來漂移模式的預測。這一點非常重要,因為磁場發生的變化對於電磁流體非常敏感,對於我們也一樣十分關鍵,因為我們可以據此知道地球磁場還將可以保護繼續我們多長時間。