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来源:广东自考网 2023-07-01 06:52:32 点击数:

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是幸运吗?

大约5.5亿年前,地球曾经失去几乎全部磁场,强度下降到了只有原来的10%。但不久后,它竟又奇迹般地恢复了。

导致地球磁场极大削弱,然后又恢复的确切原因是个谜。但是根据罗彻斯特大学地质学家John Tarduno的最新研究,它可能与地核发生的变化,具体而言是内地核的形成有关。

今天的地核分为内外两层,里面是固态的,叫内地核;外层是液态的,叫外地核。地球磁场是外地核流动生成的。

在地球演化的早期,地核并没有内外之分,它整个都是液态的。但是随着热量的不断流失,高压下的地核液态物质开始结晶,一个固态的内地核呼之欲出。

内地核的具体形成年代也是个谜。但此次研究人员通过分析矿石中的磁标记物,判断这一事件可能就发生在距今大约5.5亿年前。

地球的内部结构。

地核的冷却会导致其流动性逐渐降低,这可能就是导致地球磁场接近消失的原因。但幸运的是,地核并没有整体凝固,而是在地核的核心处,形成了一个能够持续生长的内地核,外层则依然保持着液态特性。内地核一旦开始生长,外地核的流动性就会恢复,磁场也会重新加强。

矿石中的磁标记物带有其形成年代的磁场记忆。通过分析这些标记物,研究人员确定了地球磁场演化史上的两个重要时间节点。

一个时间节点是磁场开始恢复的时刻,它大约是在磁场接近消失后大约1500万年。另一个时间节点是在大约4.5亿年前,这时内地核的结构发生了变化,在内地核的核心和外围之间可能出现了一条边界。

生命的繁衍有赖磁场的保护。地球磁场的这次巨大震荡,与地球演化史上发生的另外一件大事几乎前后脚发生——就在此次事件发生后不久,即距今5.4至5.3亿年前,发生了“寒武纪生物大爆发”,多细胞生物开始兴盛。这两者之间可能存在的关联让人浮想联翩。

放眼太阳系,火星也曾和地球一样拥有磁场。但在大约40亿年前,火星的磁场消失了。今天的火星是一个干燥的不毛之地。假如5.5亿年前地球的磁场也彻底消失,没有能够恢复,那么今天的地球恐怕也是另外一番景象了。

地核的演化和磁场的生成示意图。图左为没有内地核的地球;图中为5.5亿年前,内地核开始生长时的地球;图右为4.5亿年前,内地核开始分层时的地球。罗彻斯特大学 / Michael Osadciw

参考
Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31677-7
How did Earth avoid a Mars-like fate? Ancient rocks hold clues
https://www.rochester.edu/newscenter/how-did-earth-avoid-mars-like-fate-ancient-rocks-hold-clues-526972/


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