科學家發現,過去200年間,地球磁場強度已下降約10%,未來有可能發生地磁倒轉,也就是南北極互換位置,如果這一切真的發生,我們還能在地球上生存下去嗎?
如果把地球剖開,我們會看見地球磁場由地核的液態鐵鎳對流驅動,類似發電機,強度平均約50微特斯拉,南北極最強,赤道較弱,2023年《自然-地球科學》報告,過去200年磁場強度下降10%,從約55μT降至50μT,尤其在南大西洋異常區下降30%,形成磁場“凹陷”。
這種衰減是否預示倒轉?
地質記錄顯示,地球磁場每20萬到100萬年倒轉一次,最近一次約78萬年前,當前衰減速度為每年0.05%,快于正常波動,歐洲空間局Swarm衛星數據表明,磁極正加速漂移,北磁極每年移動50公里,科學家估計地磁反轉最快也得幾千年,不是一朝一夕就能完成的。
科學家認為,地磁倒轉是外核對流模式的劇變,首先是地核對流受地幔熱流和科里奧利力影響,若模式失衡,磁場弱化,多極場非偶極場增強,然后南北磁極可能分裂成多個極點,全球磁場呈混亂的“多極狀態“,最后是新偶極場重建,南北極交換,磁場恢復。
2022年《地球物理研究雜志》模擬顯示,倒轉過程會持續1000年到10,000年,期間磁場強度可能降至5-10%正常值,保護能力大幅減弱,由于磁場屏蔽99%太陽風(帶電粒子)和宇宙射線(高能質子)。
所以倒轉期間,磁場弱化,射線通量增加,不過地面影響有限,因為大氣會吸收大部分射線,但高空飛行>10公里,輻射劑量可能翻倍,增加飛行員和乘客癌癥風險,2021年《科學》研究警告,射線轟擊大氣可能破壞臭氧層,減少10-25%,紫外線增強,皮膚癌和生態失衡風險上升。
磁場減弱還會導致衛星損害,之前的太陽風暴就導致衛星(如SpaceX星鏈)故障率升10%,未來的倒轉期間,范艾倫輻射帶(Van Allen Belts)弱化,衛星電子元件受損,GPS、通信中斷,可能會因此損失數千億美元。
電網也可能因此癱瘓,因為地磁風暴,如1859年卡靈頓事件,可誘發地電流(GIC),燒毀變壓器,倒轉期間,風暴頻率增,電網癱瘓可能持續數月,經濟損失萬億美元,人類可能會退回到蒸汽機時代。
磁場弱化可能間接影響氣候,2019年《地球與行星科學快報》指出,倒轉期間,太陽風改變高空電離層,擾亂噴射流(jet stream),導致極端天氣,如歐洲洪水、亞洲干旱,火山活動可能增加,因地核對流變化影響地幔熱流,但證據有限。
2025年《自然-地球科學》預測,倒轉概率未來百年僅1%,但若發生,需全球合作:加固電網(抗GIC變壓器)、發射抗輻射衛星、開發非磁導航,如量子羅盤,但這些都還在計劃階段,沒有認真考慮過。
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