綜述

地球為什么能在宇宙萬億行星中，成為唯一能孕育生命的“幸運兒”？背后最重要的原因之一，就在于“磁場”——它是地球抵御太陽風(fēng)粒子以及高能宇宙射線的天然屏障，如果沒有它，太空輻射將直接沖擊地球表面，使地球變成如今火星那樣的“荒漠星球”。

可怕的是，根據(jù)科學(xué)家們的最新觀測，地球的磁場還真出問題了！歐洲空間局的一項研究顯示：地球磁場正以每世紀(jì)5%-6%的速度減弱，照這個趨勢下去，在短短的1600年后，地球磁場就可能歸零！難道，人類文明距離滅亡已經(jīng)不遠(yuǎn)了？我們又有沒有可能自救呢？

最重要的保護(hù)層之一

我們都知道，即使不算上極端的溫度以及極度匱乏的氧氣，宇宙環(huán)境對于生命來說也是十分危險的。

宇宙中首先充斥著宇宙射線，它們是來自外太空的高能粒子流，包括質(zhì)子、重離子和其他亞原子粒子。我們一旦直接與這些高能粒子接觸，它們就會立刻穿透我們身上的每一個細(xì)胞，破壞DNA結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致基因突變，甚至直接致命。

而對于地球的老家——太陽系來說，其環(huán)境中還會含有太陽釋放的大量帶電粒子，即所謂的“太陽風(fēng)”。太陽風(fēng)對人體的傷害類似于宇宙射線，如果咱們不加防護(hù)地接觸，造成的后果輕則患癌，重則失去生命。

可以說，太陽是孕育生命不可或缺的一環(huán)，它為地球帶來了合適的溫度和熱量；但一念神魔，一旦我們失去庇護(hù)，太陽就會瞬間把地球變成煉獄。

對于地球來說，天堂與地獄之間，只隔著一層屏障的距離，這就是——磁場。

磁場最神奇的地方在于，它會對所有靠近的帶電粒子施加一種“洛倫茲力”，使得粒子同時受到垂直于其運動方向的力，以及磁場方向的力。這就會導(dǎo)致粒子的運動路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不會直接到達(dá)大氣層。

否則，地球大氣層就會因粒子的沖擊而逐漸逸散至太空中，最終徹底被剝離。而地球一旦失去大氣層，其表面就會直接與高能粒子、宇宙輻射、極端溫度接觸，難逃“荒漠化”的命運。

因此，磁場是地球最重要的保護(hù)層之一。而有了磁場，地球萬物才能安全地繁衍生息，不少動物也能靠著磁場的指引進(jìn)行遷徙，人類則能依靠磁場完成導(dǎo)航與通信，或是通過磁場研究地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

地球磁場為什么會下降

那么，對于地球而言如此重要的保護(hù)層，為什么會下降呢？我們可以從兩個方面來解答這個問題：第一，是地球內(nèi)部環(huán)境發(fā)生了變化，也就是磁場產(chǎn)生的過程出了岔子；第二，就是地球外部的宇宙環(huán)境發(fā)生了變化，從而影響了磁場的存在。

從第一點出發(fā)，咱們得先講講地球的磁場是怎么產(chǎn)生的。

試想一下，地球誕生之初，還是一顆滾燙的熔巖星球，內(nèi)部溫度高達(dá)幾千攝氏度。隨著時間推移，其中較重的鐵和鎳由于重力沉向中心，并逐漸冷卻，形成了固態(tài)的地球內(nèi)核；而內(nèi)核外圈的液態(tài)金屬仍然滾燙，像蛋清包裹蛋黃一樣圍繞著內(nèi)核流動，這就成為了磁場的“發(fā)電車間”。

地球的內(nèi)部持續(xù)散熱，液態(tài)外核中的金屬就像沸騰的湯一樣滾動，其中更熱的底部液態(tài)金屬受熱膨脹上升，而頂部的液態(tài)金屬則冷卻下降，兩者在不斷的循環(huán)之中形成了“熱對流”，誕生了磁場的“原始動力”。

液態(tài)金屬恰好是良好的導(dǎo)電體，在它不斷的翻滾、運動中，便會產(chǎn)生大量電流。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，這些電流就會產(chǎn)生更大的磁場——這樣的過程，被稱為“地磁發(fā)電機效應(yīng)”。

因此，地球磁場為什么發(fā)生變化了？首要的“犯罪嫌疑人”就是地球內(nèi)部的液態(tài)金屬發(fā)生了變化。

根據(jù)科學(xué)家的推測，地核溫度、壓力的微小變化都可能會引發(fā)液態(tài)金屬流動的不穩(wěn)定性，使其流動速度減緩，或是運動方向發(fā)生偏移，最終導(dǎo)致磁場強度發(fā)生波動。

而從第二點出發(fā)，地球磁場發(fā)生變化的關(guān)鍵就可能來自于與外部它接觸最為密切的太陽風(fēng)。

磁場會阻擋太陽風(fēng)高能粒子的沖擊，但這并不代表它只是使粒子們停下而已，而是還會與其發(fā)生復(fù)雜的相互作用，并以此形成電流體系，例如“磁暴電流”（這也是極光誕生的原因之一），干擾磁場的強度。

同時，由于太陽黑子的活動周期，太陽風(fēng)的強度也會被周期性地改變，這也會間接地影響地球磁場的能量輸入，導(dǎo)致其下降、衰減。

地球真會變成下一個火星嗎

近期，歐洲空間局（ESA）的Swarm衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，過去200年內(nèi)，全球磁場強度已經(jīng)以以每世紀(jì)5%-6%的速度下降了9%，其中南大西洋異常區(qū)的磁場強度更是比平均水平低了30%，衛(wèi)星經(jīng)過時甚至?xí)霈F(xiàn)設(shè)備故障。照這個趨勢下去，在短短的1600年后，地球磁場就可能歸零。

屆時，地球大氣層將因此完全消失，地球表面會直接承受高能粒子、宇宙輻射、極端溫度的沖擊。而悲劇的結(jié)果已經(jīng)有了前車之鑒，就是咱們地球的好鄰居——火星。

在大約40億年前，火星的環(huán)境很可能與現(xiàn)在的地球類似，擁有濃厚的大氣層，以及豐富的液態(tài)水，甚至還可能誕生了如人類一般的智慧生命。但由于其核心逐漸冷卻，導(dǎo)致磁場消失，太陽風(fēng)逐漸剝離了大氣層，才最終成為了如今荒蕪的紅色星球。

這么看來，地球磁場減弱還真是個巨大的危機！那么，人類文明需不需要做點什么，來免遭毀滅的命運呢？其實，咱們不必太過杞人憂天。

首先，所謂的“1600年磁場歸零”，實際只是線性推算。而磁場隨時都可能因為周期性波動而發(fā)生逆轉(zhuǎn)，重新上升。

歷史研究也表明，地球磁場曾經(jīng)多次發(fā)生過磁極反轉(zhuǎn)，這一過程就伴隨著磁場強度的下降。在磁極徹底發(fā)生翻轉(zhuǎn)前，磁場可能經(jīng)歷長達(dá)幾十萬年的長期衰減，隨后又重新增強。

有科學(xué)家認(rèn)為，此次南大西洋磁場的異常很可能是地球磁極發(fā)生下一次翻轉(zhuǎn)的信號——但不用太過擔(dān)心，因為磁場強度還會回來的。

其次，火星的悲劇之所以發(fā)生，是因為其內(nèi)核的冷卻。但根據(jù)測量，地球如今核心溫度高達(dá)5000℃，這個溫度下液態(tài)外核的持續(xù)對流可維持磁場數(shù)十億年，短期內(nèi)“熄火”的概率極低。

最后，即使地球磁場真要歸零了，以咱們目前的科學(xué)技術(shù)來說，也還有應(yīng)對方法，例如強化衛(wèi)星和電網(wǎng)的電磁屏蔽技術(shù)，開發(fā)抗輻射的太空服和地下避難所，通過巨型電磁線圈或地核工程人為增強磁場等。

畢竟，就算地球磁場一直下降，不再上升，咱們也還有1600年的時間來完成這些工程，按人類科技進(jìn)步的速度來說，是很綽綽有余了！

總結(jié)

對于地球磁場的變化，英國科學(xué)家吉姆·維爾德這么說道：“這不是末日預(yù)言，而是提醒我們敬畏自然，守護(hù)家園。”地球磁場的衰減其實只是自然演化的常態(tài)，是地球內(nèi)核在漫長的時間里的一次“呼吸”。

對此，我們與其恐慌，不如未雨綢繆，加強對磁場的監(jiān)測，也開始探索火星殖民等“備份計劃”。但無論如何，這都是幾百年之后的事情了，與現(xiàn)在的我們來說，關(guān)系真是不大了！