古树化石研究揭示42000年前地球磁场的暂时破坏引发重大气候变化

如果没有地球磁场，我们将很难在地球上生活。除了帮助我们用指南针在世界范围内导航之外，地球磁场是生命存在的基础 ，它帮助转移有害的太阳风，并保持我们的保护性大气层。但我们星球的磁场并非一成不变。事实上，它是非常动态的，随着时间的推移不断变化和波动。每隔几十万年，它就会完全翻转，北磁和南磁互换位置。

上一次重大的地磁翻转发生在78万年前，很多科学家认为类似的事件早就发生了。在这些持续时间长达一万年的完全地磁逆转之间，研究人员发现地球磁场的干扰时间较短。这些事件被称为地磁偏移。

地磁偏移是短暂的，涉及到地球磁场的临时变化，持续时间从几百年到几千年不等。最近一次有记录的地磁偏移被称为Laschamps偏移，它发生在42000年前。

“拉尚漂移是磁极最后一次翻转，”Chris Turney解释说，他是一项具有里程碑意义的新研究调查这一变革性事件的共同首席作者。“它们在‘改变主意’并再次交换回来之前，交换了大约800年的位置。”

科学家们早就知道这些戏剧性的磁极事件，但从来没有清楚地了解它们对生命或环境有什么样的影响。直到几年前，在新西兰发现了一棵古树化石。工人们在为一个新的发电厂准备场地时，挖出了保存了4.2万年的巨大山毛榉树干，它的树轮提供了一个令人难以置信的1700年的地球环境状况记录，正好跨越了拉斯尚斯考察时期。

“有史以来第一次，我们能够精确地确定最后一次磁极切换的时间和环境影响的日期，”Turney说。“利用古树，我们可以测量，并确定地球磁场坍塌造成的大气放射性碳含量的飙升日期。”

在发表在《科学》杂志上的一项大胆的新研究中，研究小组利用古树的详细放射性碳数据，创建了一条新颖的地球大气层时间轴，时间跨度为拉尚漂移。然后，研究小组结合之前从世界各地收集到的数据，运行了一个全球气候模型，以探索这种类型的磁场干扰对环境产生了哪些急性影响。

研究结果揭示了一个令人难以置信的环境变化时期，特别是在地球磁场发生逆转的几百年前的那段时期。该研究计算出，臭氧层枯竭、紫外线辐射水平提高和大气电离增加都是在大约42000年前凝聚而成的。为了向作者道格拉斯-亚当斯致敬–在他的《银河系漫游指南》一书中，超级计算机 "深思"（Deep Thought）计算出生命、宇宙和万物的终极问题的答案是 "42"–研究人员将这一特定时期命名为 "亚当斯过渡性地磁事件"。“我们越看数据，一切就越指向42，”Turney说。“这太不可思议了。”

该研究的共同作者艾伦-库珀认为，在所谓的亚当斯事件中，会出现一些新的环境条件。例如，极光将在整个地球上广泛存在，同时由于电离空气的增加而产生的非凡数量的电风暴。“世界各地的早期人类会看到惊人的极光，在天空中闪烁的‘面纱和薄片’，”库珀说。“那一定像是天涯海角。”

也许新研究中最有争议的部分是研究人员在亚当斯事件和地球上生命进化之间的假设性推测程度。研究中提出的一个联系表明，磁场的破坏导致了洞穴艺术的涌入，其基础是人类需要寻求庇护，避免紫外线的增加。

“我们认为，紫外线水平的急剧增加，特别是在太阳耀斑期间，会突然使洞穴成为非常有价值的庇护所，”库珀认为。“红色赭石手印的常见洞穴艺术图案可能标志着它被用作防晒霜，这种技术今天仍被一些团体使用。”

研究中的其他大胆猜测是，亚当斯事件既促使澳大利亚多个巨型动物物种灭绝，也加速了尼安德特人的灭绝。来自伦敦自然历史博物馆的Chris Stringer称这项新研究很重要，但也对其中一些广泛的假设提出了质疑。

“作者还将这与尼安德特人在4万年前的物理灭绝联系在一起，我认为这当然可能导致他们的死亡，”他在接受《卫报》采访时说。“但他们确实存活的时间更长，范围也更广，不仅仅是欧洲，我们对他们在亚洲大片地区最后消失的时间也很难把握。”

艾伦-库珀谨慎地表示，他的团队的研究提供了新的见解，即如果类似亚当斯事件的事情发生在今天，世界将如何受到影响。他指出，目前北磁极在北半球的运动是一个潜在的警告信号。

“这种速度–与地球磁场在过去170年中削弱了约9%的速度一起–可能表明即将发生逆转，”库珀说。“如果类似的事件发生在今天，对现代社会的后果将是巨大的。入射的宇宙辐射将摧毁我们的电力网和卫星网络。”

这项新研究发表在《科学》杂志上。