爱读书 探索 地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块

简介:地球磁场弱点的背后可能是一个埋没的外星碎片

我们的地磁“装甲”已经开裂,而且正在扩大。

如今,地球磁场的薄弱斑区域(意指该区域磁场强度异常低)正笼罩在南大西洋上空,它从两个世纪前便开始扩张,如今正在一分为二。

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书

对于生活在地面的人类而言,这种现象并不值得担忧:别具保护性的磁场将继续护佑地球免遭致命的太阳辐射。

不过,“南大西洋异常”,恰如其名,对途经南美和南非中间区域的卫星与其它飞行器产生了干扰。

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书这是因为太阳高能带电粒子从那个磁场薄弱区域“漏”了进来,致使相关计算机及电路发生故障。

上图为表征地球各区域磁场强度的假彩色图,可以看到,在南美洲至南非的中间地带,地磁强度出现了显著的削弱现象。图源:丹麦国家空间研究院

这个正在扩张的“凹陷”(美国宇航局这样称呼这个薄弱区域)来源有点神秘。不过,科学家预测它将继续扩张下去。

朱利安·奥博特,一位来自巴黎地球物理研究所的地磁学者说道:“这个区域未来一定会继续扩张的”。

奥博特认为这种凹陷可能与地球内部2897千米(1800英里)处被掩藏的两个巨型致密石块有关。因为它们的存在,地球外核中转动的液态金属被干扰,其产生的磁场也会发生异常。

据亚利桑那州立大学地球动力学研究学者钱源介绍:“若以体积计量,两个石块都要比珠穆朗玛峰大几百万倍。”

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书钱源团队认为从起源讲,这两个石块应该来自外星星球:在一次碰撞事件中,一颗火星大小的星球撞入地球,可能在地球内部留下了一些碎片。

上图为上述碰撞事件的艺术构想图,一颗火星大小的星球“忒伊亚”撞向了远古地球并产生了许多碎片。图源:美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/维基媒体公共平台

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书地球内部45亿岁的外星碎块

上图为地球内部基本结构示意图。通过地震波探测人类发现地球有一个液态金属外核。

在地表之下大约3219千米处,液态铁外核绕中心旋转产生全球性磁场,磁场从地核一直延伸至地球周围空间。

这种液态金属形成的涡旋,部分是由于核部的较热、较轻物质上升至半固体地幔中产生的。在这种涡旋的作用下,地幔中较冷、较重的物质将沉入核部,由此形成所谓的对流现象。

问题在于,在南非大陆下的核幔边界处,有些东西正在严重破坏这种对流,故而在其上方的磁场强度被削弱了。

奥博特提到:“我们有理由相信,钱源团队正在研究的其中一个团块便是‘罪魁祸首’。”

钱源的研究指出,这些团块是在4500万年前远古星球“忒伊亚”撞击地球时遗留下来的。那次撞击事件同时催生了月球。

可以想象,撞击后“忒伊亚”产生的两部分碎片可能沉进了地球内部并最终在地幔深处被保留下来。

下面这幅动画基于2016年的一项分析,它展示了这些碎块的位置信息。(下方只做图片展示)

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书上图为2016年一项分析中动画模拟图的其中一帧,图中清晰可见两部分较大的团块深入到地球内部。图源:
Sanne.cottaar/WikimediaCommons/CC-BY-4.0

钱源提到,这些碎块在学术上被称为“大型低剪切速度区”,密度比地幔部分高1.5%~3.5%,并且温度更高。

当这些团块参与对流时,它们可能跟随正常流体打转。反过来,也可能导致其所在区域(如南非大陆下方核区)的液态铁朝异于其它区域的绕转方向旋转。

地球磁场的方向依赖于核区液态铁的绕转方向。为了产生强磁场,这些液态铁必须通过相同的模式进行定向。如若在任何区域有偏离正常模式的情况发生,磁场的总体统一性将会被破坏。

尽管如此,这些碎块仍可能和磁场薄弱区域的产生完全无关。

“为什么类似的磁场削弱特征不发生在太平洋或是其它地区呢?”丹麦工业大学地球物理学家克里斯托弗·芬利提出了这样的疑问。

一个“敌区”

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书一个相对较弱的磁场会使更多来自太阳风的带电粒子到达许多卫星和飞行器所在的近地轨道。这将造成电子系统故障、数据采集中断,并导致贵重电脑元件提前报废。

如上图,地球磁层对太阳高能带电粒子有阻挡作用,保护人类免遭大量辐射。局域磁场减弱时,对应阻挡能力就会下降。图源:Encyclopedie-Environnement

奥博特回答:“在上世纪七十年代到九十年代,卫星损坏事故在南大西洋异常区时有发生。”

直至今日,欧空局仍发现当卫星飞临该区域时,会更容易出现类似通讯短暂中断的小毛病。

这也是为什么当卫星途径该区域时,控制者会停掉那些不必要工作元件的原因。

据美国宇航局讲,哈勃太空望远镜同样也遇到了类似问题:在它每天绕转的15根地球轨道中,有10根会穿过这个异常区,并且会花费将近15%的时间在这个“敌区”。

这个薄弱区域将变得更弱

研究人员利用集体代号为“蜂群”的一系列卫星对南大西洋异常区进行了标记。

地球磁场的薄弱区域背后可能隐藏着外星碎块-爱读书上图为“蜂群”的卫星设计概念图。其编制内的三颗卫星可对地球磁场进行精确测量。

一些研究认为这个区域的总面积在过去的200年里翻了四倍,并且持续地逐年增长着。异常区磁场强度自1970年来也衰减了8%。

在过去十年,“蜂群”也观测到异常区正在一分为二的现象:一个位于非洲西南方向的海洋上空,另一个位于南美洲东侧。

据芬利讲,这是个坏消息。因为这意味着对飞行器不友好的“敌区”范围正在越变越大。

他提到:“这样下去,卫星将不止在南美附近受到影响,在它们飞临南非附近时也会遇到同样的麻烦。”

BY: AYLIN WOODWARD

FY: 兰陵花

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