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頭頂?shù)某粞鯇又饾u消失，雷暴在熱帶地區(qū)肆虐；太陽風(fēng)帶來的壯麗極光延伸到地球各處，這些耀眼的光芒在黑夜中照耀大地，甚至讓夜晚變得比白天還明亮；北極地區(qū)寒冷刺骨的空氣涌入北美洲，冰原和冰川迅速擴(kuò)張；地球上的天氣模式正發(fā)生著劇烈變化……

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這些聽起來就像是恐怖電影中的情節(jié)，但根據(jù)一項(xiàng)新的研究，這是曾經(jīng)地球上真實(shí)發(fā)生過的事情。大約42000年前，地球經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)世紀(jì)的“末日災(zāi)難”。一項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的發(fā)現(xiàn)認(rèn)為，42000年前由地磁極性倒轉(zhuǎn)和太陽行為變化所觸發(fā)的一系列戲劇性的災(zāi)難，對(duì)我們的星球產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

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地球磁場(chǎng)來自外核中液態(tài)鐵的流動(dòng)，因此，地球的磁極并非是固定的。由于液態(tài)鐵的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，磁極的漂移現(xiàn)象，甚至完全翻轉(zhuǎn)時(shí)有發(fā)生。我們已知的最后一次磁極完全翻轉(zhuǎn)發(fā)生在約780000年前。

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而有時(shí)，地球磁場(chǎng)也會(huì)發(fā)生暫時(shí)的擺動(dòng)或倒轉(zhuǎn)，比如約41000至42000年前暫時(shí)性的磁極遷移事件，它也被稱為拉尚漂移（Laschamps Excursion）。在這一時(shí)期，地球磁場(chǎng)由于某些尚不完全清楚的原因發(fā)生了暫時(shí)倒轉(zhuǎn)，該事件持續(xù)了數(shù)百年?？茖W(xué)家已經(jīng)在世界各地找到了拉尚漂移留下的線索，但到目前為止，還不清楚這種磁場(chǎng)變化對(duì)地球氣候和生命產(chǎn)生了怎樣的影響。

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為了找到答案，參與新研究的科學(xué)家需要找到那些“失傳的時(shí)間記錄”。幾年前，新西蘭正在建設(shè)一間發(fā)電廠，工地上的工人們發(fā)掘出了一根重達(dá)60噸的貝殼杉（kauri tree，Agathis australis）樹干。貝殼杉是新西蘭最大的喬木之一，而這棵樹生長(zhǎng)于42000年前，并在泥炭沼澤和其他沉積物中被保存了數(shù)萬年。樹木的年輪跨越1700年，完美地記錄下了一個(gè)地磁動(dòng)蕩的時(shí)代。

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圖片 新西蘭發(fā)掘出的貝殼杉。| 圖片來源：Nelson Parker via The Conversation

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通過貝殼杉的年輪，研究人員能夠建立起一個(gè)詳細(xì)的時(shí)間表，表明地球大氣在這段時(shí)間內(nèi)如何變化。在兩極倒轉(zhuǎn)時(shí)，地球磁場(chǎng)崩塌，這會(huì)導(dǎo)致大氣放射性碳水平會(huì)出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)期的峰值，而生長(zhǎng)在同時(shí)期的樹木恰好可以用自己的“身體”記錄下這些細(xì)節(jié)。因此這棵古老的貝殼杉就像塞羅塔石碑，幫助科學(xué)家把來自世界各地的洞穴、冰芯和泥炭沼澤的環(huán)境變化記錄聯(lián)系在一起。

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放射性碳的數(shù)據(jù)顯示，約41500年前，磁場(chǎng)強(qiáng)度大約只有當(dāng)今的6%。由于缺乏磁場(chǎng)，我們的星球幾乎完全失去了抵御宇宙輻射的有效屏障，更多來自太空的穿透性極強(qiáng)的粒子可以進(jìn)入大氣層的頂部。

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除此之外，太陽在此期間經(jīng)歷了幾段明顯的“活動(dòng)極小期”（Grand solar minimum），在這些時(shí)期中，太陽活動(dòng)總體上要低得多，但也變得更不穩(wěn)定，大量耀發(fā)使更強(qiáng)大的電離宇宙射線到達(dá)地球。

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研究人員同時(shí)利用一個(gè)模擬全球化學(xué)和氣候相互作用的計(jì)算機(jī)程序，探索了弱磁場(chǎng)和太陽強(qiáng)度變化的影響。模型顯示，這些因素的組合具有放大效應(yīng)。來自銀河系的高能宇宙射線和太陽耀斑產(chǎn)生的巨大宇宙射線爆發(fā)能穿透高層大氣，使空氣中的粒子帶電，并引起化學(xué)變化，導(dǎo)致平流層臭氧的損失。

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研究人員相信，化學(xué)-氣候模擬的結(jié)果與許多自然氣候和環(huán)境記錄中觀察到的環(huán)境變化是一致的。他們認(rèn)為，在這一時(shí)期，熱帶太平洋雨帶和南大洋西風(fēng)同時(shí)發(fā)生的突然移動(dòng)，這可以解釋澳大利亞等地出現(xiàn)的干旱。也正是在這時(shí)，包括巨型袋鼠和巨型袋熊在內(nèi)的一系列大型動(dòng)物從澳大利亞的土地上消失了。再往北，美國(guó)東部和加拿大的勞倫泰德冰蓋迅速擴(kuò)張。

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同時(shí)，劇烈的變化和前所未有的高紫外線水平給生命帶來了極大的威脅。在歐洲，尼安德特人逐漸滅絕。在強(qiáng)烈的紫外線威脅下，早期人類只能進(jìn)入洞穴中尋求庇護(hù)，這也恰好可以解釋這一時(shí)期世界各地洞穴藝術(shù)的突然繁榮。

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由于這些發(fā)生在42000年前的看似隨機(jī)的事件和極端環(huán)境變化的巧合，研究人員將它們統(tǒng)稱為“亞當(dāng)斯事件”，這是為了向偉大的科幻作家、《銀河系漫游指南》的作者道格拉斯·亞當(dāng)斯致敬。在《銀河系漫游指南》中，亞當(dāng)斯正是將“42”作為生命、宇宙和一切的終極答案。

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但也有不同的聲音認(rèn)為，有些推論是對(duì)已有證據(jù)的過分演繹。牛津大學(xué)考古學(xué)家Thomas Higham表示，人類進(jìn)化中的里程碑并沒有出現(xiàn)在這一時(shí)期，它們也都不是突然發(fā)生的，把它們和磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)聯(lián)系起來似乎并沒有那么說得通。

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但新的研究結(jié)果能為更多磁極漂移事件的探索帶來啟發(fā)，比如短暫的莫諾湖漂移事件（Mono Lake Excursion），而被遠(yuǎn)古巖石記錄下的長(zhǎng)期地磁倒轉(zhuǎn)可能對(duì)環(huán)境帶來了更大的影響。這些有待探索的問題對(duì)科學(xué)家來說都充滿著吸引力。

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#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：

文字：Takeko

圖片：雯雯子

#參考來源：

https://theconversation.com/earths-magnetic-field-broke-down-42-000-years-ago-and-caused-massive-sudden-climate-change-155580

https://cosmosmagazine.com/earth/earth-sciences/magnetic-reversal-caused-massive-climate-shifts/?

https://www.sciencemag.org/news/2021/02/ancient-kauri-trees-capture-last-collapse-earth-s-magnetic-field

#圖片來源：

封面：Paul Pettitt,courtesy Gobierno de Cantabria

文首圖：Unsplash


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