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科幻作品中,导致世界毁灭原因的榜单上,总少不了「地磁逆转」。这样的情节并不只是科幻的危言耸听,地球磁场就像地球的 AT 力场,可以阻挡来自太空的高能量粒子长驱直入,保护地球上的生灵。
地层中有些矿物可以记录地磁方向,过去科学家由此得知地球诞生的这 45 亿年以来,早已发生过好几百次的地磁方向南北倒转。虽然人类没有纪录、世界也没有因此毁灭,但地磁逆转对当时的生物而言,依然是一场可怕的大浩劫。
最近一次的地磁逆转,发生在 42000 年前,新的研究告诉我们,当时还有太阳活动的改变,在这样的共同影响下,引发一连串如末日**情节的灾难性事件: 臭氧层被破坏、雷暴肆虐热带地区、太阳风产生壮观的极光、北极冷空气吹扫北美、冰盖与冰川蔓延,造成气候剧烈变化。
摇摆不定的地球磁极 电脑模拟下,非逆转时期(左)与逆转时期(右)的地球磁场示意图。 ***虽然人类以指南针指引南北,但指南针指向的地磁北极,并非乖乖不变的一个定点。因地核运动的缘故,地磁北极会在地理北极——即地球自转的轴心附近来回摇摆。地球磁极有时会发生更剧烈的变动,即前面所提的「地磁逆转」,个中原因科学家未有定论。
人类首次发现地磁逆转 ,就是前述发生在 42000 年前的 「拉尚事件」(Laschamps event) ,也是被研究得最透彻的地磁逆转。拉尚事件存在的证据散布世界各地,最新来自澳洲塔斯马尼亚一个天然冰河湖的沉积物岩芯。但地磁逆转的发生,究竟会对地球的气候与生态造成多大程度的影响,一直是科学上待厘清的疑问。来自澳洲新南威尔斯大学 (University of New South Wales) 与南澳博物馆 (South Australian Museum) 的科学团队最新的研究发现,地磁逆转对地球带来的冲击比过去所想象的来得大,其影响范围遍布全球。?
解密地磁逆转的罗塞塔石碑——纽西兰贝壳杉?世界上的最好木材之一、可以生长逾千年的 纽西兰贝壳杉 (Agathis australis),又名考里松(毛利语称为 Kauri),在纽西兰北部的泥潭沼泽中沉睡超过四万年也不会腐朽,成为研究拉尚地磁逆转事件最佳的实验材料。
研究人员利用碳 14 定年法,分析纽西兰贝壳杉年轮中的碳 14 比值,重现过去地球大气层变化的高解析度时间轴。地球上所有的碳 14,都是大气层中的氮原子,被宇宙辐射中的中子束撞击后的产物。地球磁场会使宇宙辐射发生偏折,减少来到大气层的宇宙辐射。因此磁场减弱时,更多的碳 14 就会诞生。结果显示,过去研究中 磁场强度的最低点、地磁逆转之时,正好与贝壳杉记录到的大气层碳 14 高峰相吻合 。这一发现帮助科学家建立更精准的新时间轴,突破过去待确定的疑问。
生长千年、万年不朽的纽西兰贝壳杉成为研究地磁逆转的关键实验材料。「纽西兰贝壳杉就像罗塞塔石碑[注],帮助我们将世界各地其他洞穴、冰芯和沼泽地所留存的环境变化记录,连接起来。」领导这项研究计划的 Alan Cooper 博士如此说道。
贝壳杉碳 14 的记录,成为一个很好的校正基准,确定各个关键事件的时间点。地球发生的许多重大变化,如热带辐合带(Intertropical Convergence Zone)和盛行西风带(South Hemisphere Westerlies)在地磁逆转时,突然同时改向两极移动,为部分地区如澳洲带来干旱,导致一波古代巨兽的灭绝潮。而在北方,广袤的劳伦斯冰盖席卷如今的美国西部和加拿大地区,而欧洲的尼安德塔人也走向灭亡。
从纽西兰 Ngāwhā 取得的古老纽西兰贝壳杉原木。Nelson Parker 建构气候模型,还原末日时刻为探究大大弱化的地球磁场,对大气的电离作用、化学与动态变化之影响,研究团队也建构了全球尺度的化学与气候变化关系之模型,同时调查太阳能量的改变。
当时地球磁场的强度减弱到今天的 6% 以下,是罗盘也会找不着北的程度。因此近乎失去磁场的地球,就像在充满危险高能量粒子的太空中衣不蔽体,宇宙辐射可直接到达大气层。而与此同时,太阳正经历好几次的 太阳活动极小期(Grand Solar Minimum) ,尽管总体而言这时期的太阳活动较不频繁,但也更不稳定,常常喷发巨大的太阳耀斑,使更强大的宇宙射线袭向地球。模型显示,更祸不单行的是来自太空和太阳耀斑的宇宙射线,穿透大气层上层使空气中的分子带电,造成一系列的化学反应,让平流层的臭氧也流失惨重。此时期的地球表面,磁场与臭氧层的保护同时被削弱,对生物有害的宇宙辐射与紫外光比以往更强烈。
向宇宙神秘数字 42 致敬的亚当斯事件模型所模拟的结果,与在各地观察到自然气候与环境改变的历史记录一致。气候剧变下的末日,生物曝露在高强度的紫外线中,尼安德塔人和巨兽被无情淘汰,人类的祖先智人则躲入洞穴中。这也能解释史前洞穴壁画,为什么会在四万年前突然蓬勃出现。
地磁逆转造成的极端气候变迁,与太阳活动极小期,都刚好在 42000 年前同时发生。为纪念和宇宙神秘数字 42 的巧合,研究团队将这段时间称为 「亚当斯事件」(Adams Event) ,以向提出这个数字的经典科幻作品《银河便车指南》作者道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)致敬。数字 42 被喻为指向生命、宇宙和一切的终极答案。这真的是巧合吗?没有人知道。
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