地球磁场翻转越来越频繁

照片:斯蒂尔希尔/美国航天局

在我们脚下深处，地核中的液态铁产生了我们早已习惯的磁场。

然而，磁极不时地转动，北极变成南极。翻转的原因一直是个谜。

然而，我们的新研究发现，地球磁场和古海底的数量之间存在某种相关性。地球板块通过一个叫做俯冲的过程下降到一层热韧性地幔。

这种相关性不仅能让我们知道在某一段时间内磁极反转的次数，还能让我们知道地幔(地壳和地核之间)的运动速度。

这一点非常重要，因为几乎所有的地震、火山和山脉都是由地幔运动形成的，地幔的热羽也可能是地球上物种灭绝的原因。

如果我们能理解地幔的运动，我们就能更好地理解地球的地质现象。

土盘墓地

板块构造学是地球“岩石圈”的科学理论。地球表面被分成7个大板块和许多小板块。板块是由海洋中心的火山活动向外扩张形成的，如大西洋中脊。

一旦新的岩石圈从中心展开并在数百万年后冷却下来，它将随着时间的推移变得越来越致密，并最终退回到俯冲带区域的热地幔中。

尽管此时板块从地球表面消失了，一些地震学家说，在板块消失3亿年后，一些冷却的“板块”可能会在地幔深处被发现。

岩石圈板块向下延伸了数千公里，在此过程中取代了大量的固体地幔，在密度更大的液态铁芯上方形成了一个“板块墓地”。

这意味着板块下落2890公里后，可能会影响其下方核心的熔融铁的运动。

然而，板块下沉和地核下沉的时间有很大的不同。估计时间范围从5000万年到2.5亿年不等。

地心磁活动的化石记录

地球磁场持续了数十亿年，经历了多次极性反转。

因为磁场在地球表面的许多岩石中留下了磁化化石的痕迹，我们有一个地球磁场随时间变化的“古地磁记录”。

磁极翻转的速度也有很大的变化，在过去的一百万年里，它比之前的一亿年要快。

磁极变化速度的规律仍然是一个巨大的谜。

地球磁场是由发电机过程产生的，发电机过程将导电流体的运动转化为电磁能。

这个过程在理论上类似于发条手电筒中使用的发电机。因此，地核对其向覆盖其上的地幔传递热量的速度非常敏感。

当俯冲板块到达下地幔时，它们将增加地核的冷却速度，从而加速内部熔融铁的运动。根据数字模型，这种移动应该导致周转率的增加。

这意味着板块俯冲得越多，磁场翻转的可能性就越大？

如果是这种情况，那么我们可以估计板块俯冲和磁场反转速度之间的时间。因为在俯冲影响地核之前，板块还需要下沉很长时间。

因此，我们的目标是测量板的下沉速度。为此，我们检查了“俯冲通量”(板块沉入地幔的区域)和磁极翻转速度的记录。以前的数据涵盖了过去4.1亿年的全球板块构造模型。

我们还使用了全球锆石颗粒的年龄数据。这种矿物存在于俯冲板块上形成的火山岩中，也可能随着俯冲通量而变化。

在对俯冲通量、磁反演速度和锆石年龄数据的统计分析中，我们发现这些数据与板块从地球表面俯冲到地核之间的1.2亿年时间差有显著的相关性。因此，地球磁场可能受到岩石圈下沉板块的影响。

这种相关性并不完美，即使完美，也不一定意味着上述因素之间存在因果关系，因为可能存在一些潜在的混淆因素。但是这个结果非常令人鼓舞，因为它符合我们早期对地球如何运转的预期。此外，还做出了一个独特的预测:由于俯冲通量在过去1.2亿年有所下降，预计地球磁场也将在未来1.2亿年下降。

蝌蚪工作人员从sciencealert编译，翻译狗Gege，转载必须授权。