地球的磁場似乎穩(wěn)定且真實可靠，足以導(dǎo)航。

然而，這個磁場實際在不斷緩慢漂移，變化和衰弱。地球磁北極目前正在向西伯利亞漂移，最近迫使現(xiàn)代導(dǎo)航的全球定位系統(tǒng)更新其軟件。地球磁極比預(yù)期更快變化。

每隔幾十萬年左右，地球磁場就會發(fā)生極大的變化并逆轉(zhuǎn)其極性：磁北極將移動到地理南極，最終再次返回。這種逆轉(zhuǎn)在地球的歷史上發(fā)生過無數(shù)次，但是科學(xué)家對于該磁場逆轉(zhuǎn)的原因僅有有限的理解。

美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的地質(zhì)學(xué)家布拉德·辛格及其同事的最新研究發(fā)現(xiàn)，地球最近的一次磁場逆轉(zhuǎn)大約在770000年前完成，整個過程至少經(jīng)歷了22000年。這比以前認(rèn)為的要長幾倍，該發(fā)現(xiàn)進一步引發(fā)了地球磁場轉(zhuǎn)變的爭議。

新的分析基于測量能力的進步以及對熔巖流，海洋沉積物和南極冰芯的全球調(diào)查，它們提供了對地球磁場湍流時間的詳細研究。幾千年來，地球磁場削弱，部分轉(zhuǎn)移，再次穩(wěn)定，然后最終逆轉(zhuǎn)到我們今天所知的方向。

一些科學(xué)家認(rèn)為我們可能正在經(jīng)歷逆轉(zhuǎn)的早期階段。隨著磁場的減弱和移動，這些結(jié)果提供了更清晰，更細致的逆轉(zhuǎn)圖。其他研究人員對當(dāng)前逆轉(zhuǎn)的概念提出異議，這可能會以不同尋常的方式影響我們的電子世界。

辛格8月7日在《科學(xué)進步 》雜志上發(fā)表了他們的研究成果。他與日本熊本大學(xué)和加州大學(xué)圣克魯茲分校的研究人員進行了合作。

辛格解釋道：“逆轉(zhuǎn)是在地球內(nèi)部最深處產(chǎn)生的，但是這些效應(yīng)一直在地球表面上顯現(xiàn)出來，特別是在地球表面和大氣層中。除非你有一個完整，準(zhǔn)確和高分辨率的記錄，表明在地球表面真正發(fā)生了磁場逆轉(zhuǎn)，否則很難搞清產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)的機制是什么。”

地球的磁場是由地球的液態(tài)鐵外核在固體內(nèi)核周圍旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。這種類似發(fā)電機工作的過程創(chuàng)造了一個最穩(wěn)定的磁場，大致穿過地理上的北極和南極，但是在逆轉(zhuǎn)期間，地球磁場會發(fā)生明顯變化和減弱。

隨著新的巖石形成（通常是火山熔巖流或沉積物沉積在海床上），這些巖石記錄了它們被創(chuàng)建時的磁場。辛格這樣的地質(zhì)學(xué)家可以調(diào)查這一全球記錄，將數(shù)百萬年前的磁場歷史拼湊起來。對于最近發(fā)生磁場逆轉(zhuǎn)的記錄是最清晰的。

日本的松山基范是推測地磁場曾經(jīng)在過去地球歷史上經(jīng)歷地磁逆轉(zhuǎn)的第一人。在今日正向磁極性的“布容期”之前的逆向磁極性期被稱為“松山反向極性期”，這兩個時期的邊界被稱為“布容尼斯－松山反轉(zhuǎn)”。

根據(jù)目前的分析，辛格和他的團隊研究了來自智利，塔希提島，夏威夷，加勒比海和加那利群島的熔巖流。該團隊從這些熔巖流中采集樣本。

辛格說：“熔巖流是磁場的理想記錄器。它們含有大量的含鐵礦物質(zhì)，當(dāng)它們冷卻時，它們會鎖定磁場的方向上。但如果沒有火山不斷爆發(fā)，這是一個不穩(wěn)定的記錄。所以我們依靠細致的野外工作來確定正確的記錄?！?/p>

研究人員將來自七個熔巖流序列的樣品的磁讀數(shù)和放射性同位素測年相結(jié)合，以“布容尼斯－松山反轉(zhuǎn)”為中心，在大約70000年的時間內(nèi)重建磁場。他們依靠Singer WiscAr地質(zhì)年代學(xué)實驗室開發(fā)的升級方法，通過測量巖石中鉀的放射性衰變產(chǎn)生的氬，更準(zhǔn)確地確定熔巖流的日期。

他們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最終逆轉(zhuǎn)很快，不到4000年。但是之前是一段長時間的不穩(wěn)定，包括兩次 暫時的，部分逆轉(zhuǎn)，延續(xù)了18000年。這個時間跨度是最近提出的所有地球磁極逆轉(zhuǎn)在9000年內(nèi)結(jié)束的理論的兩倍多。

熔巖流數(shù)據(jù)得到了海底磁性讀數(shù)的證實。與熔巖相比，它提供了更連續(xù)但不太精確的數(shù)據(jù)來源。研究人員還利用南極冰芯跟蹤鈹?shù)某练e，這是由宇宙輻射與大氣相撞產(chǎn)生的。當(dāng)磁場反轉(zhuǎn)時，它會減弱并允許更多的輻射撞擊大氣層，從而產(chǎn)生更多的鈹。

自人類開始記錄地球磁場的強度以來，它每個世紀(jì)的強度降低了約5％。正如像辛格的研究揭示的那樣，地球磁場變?nèi)跛坪跏亲罱K逆轉(zhuǎn)的先兆，盡管很快就會出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

地磁逆轉(zhuǎn)可能會顯著影響導(dǎo)航以及衛(wèi)星和地面通信。但目前的研究表明，人類社會將有幾代人的時間來適應(yīng)長期的地磁不穩(wěn)定時期。

辛格說：“我已經(jīng)在這個問題上工作了25，而且現(xiàn)在我們有了比以往任何時候都更豐富記錄和更好記錄，這些記錄可以更好的研究地球上一次磁場逆轉(zhuǎn)。”