指南針是中國(guó)古代四大發(fā)明之一。如果你拿出一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，那么它最終會(huì)停在磁極指向南北兩極的位置。地磁場(chǎng)除了可以被用來(lái)確定方位，還在漫長(zhǎng)的時(shí)光中保護(hù)著地球，防止太陽(yáng)風(fēng)和其他宇宙帶電粒子射線對(duì)地球的襲擊。由其他天體發(fā)射出的帶電粒子遇到地磁場(chǎng)將會(huì)改變?cè)鹊倪\(yùn)動(dòng)方向，這就防止了這些帶電粒子對(duì)大氣層造成傷害，因此使得阻擋紫外線的臭氧層不致消失。

然而，這個(gè)意義重大的地磁場(chǎng)，在歷史上曾出現(xiàn)多次偏轉(zhuǎn)和倒轉(zhuǎn)。但目前，科學(xué)家對(duì)地磁場(chǎng)為何出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)和倒轉(zhuǎn)的原因仍未完全了解。

最近，由中國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣以及澳大利亞的科學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，研究了10.7萬(wàn)年到9.1萬(wàn) 年前形成的巖層，發(fā)現(xiàn)在人類近代歷史中，地磁場(chǎng)曾出現(xiàn)快速的反轉(zhuǎn)，僅約 144 年。相關(guān)研究成果最近發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)》（PNAS）上。這一成果顛覆了人們之前對(duì)磁極倒轉(zhuǎn)的認(rèn)知，比目前已知最快的磁極倒轉(zhuǎn)快了 10 倍。

研究人員是對(duì)一塊石筍進(jìn)行了分析，這個(gè)石筍是在中國(guó)貴州三星洞內(nèi)形成的，被命名為“SX11”。SX11 大概有一米長(zhǎng)，八厘米粗，看起來(lái)像一根黃棕色的蠟燭。該石筍在10萬(wàn)年前開始沉積，在接下來(lái)的1.6萬(wàn)年，石筍上累積了一些含鐵的磁鐵礦，有效記錄了當(dāng)時(shí)地球上的磁場(chǎng)信息。

研究團(tuán)隊(duì)從中取了 194 個(gè)切片，標(biāo)明了日期，并通過(guò)切片中殘留的鐵碎片測(cè)量了地磁方向。

研究分析發(fā)現(xiàn)了若干個(gè)地磁極快速變化的證據(jù)，還發(fā)現(xiàn)其中在 98360 年前的一次地磁反轉(zhuǎn)事件，持續(xù)時(shí)間僅約 144 年（誤差范圍是 58 年），之后磁場(chǎng)又再次反轉(zhuǎn)回原狀態(tài)?？茖W(xué)家表示，如果地磁場(chǎng)在如此短的時(shí)間軸（200 年）內(nèi)，再次發(fā)生反轉(zhuǎn)的話，不知道會(huì)對(duì)人類帶來(lái)什么樣的影響。他們對(duì)此感到擔(dān)憂，在文章里也寫到，“如果未來(lái)發(fā)生如此迅速的極性變化，有可能會(huì)嚴(yán)重影響衛(wèi)星和人類社會(huì)?！?/p>

1906 年，法國(guó)地球物理學(xué)家 Bernard Brunhes 開創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)了地磁倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)火山巖的磁化方向與現(xiàn)今地磁場(chǎng)方向正好相反。據(jù)此，他推斷當(dāng)時(shí)磁極北極應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前地理南極位置附近。20年后，由日本地球物理學(xué)家松山基范進(jìn)一步證實(shí)，地磁場(chǎng)其實(shí)相當(dāng)不穩(wěn)定，并沒有總是保持相同的方向指向。

然而我們?nèi)詫?duì)磁場(chǎng)變化的理解知之甚少。在過(guò)去的 8300 萬(wàn)年中，地磁場(chǎng)曾有 183 次逆轉(zhuǎn)，然而頻率并不固定，且每次倒轉(zhuǎn)的周期并無(wú)規(guī)律可循。除了磁極倒轉(zhuǎn)，地磁場(chǎng)還會(huì)時(shí)不時(shí)的出現(xiàn)偏移，在偏移過(guò)程中，地磁南北極方向可能發(fā)生變化，且常還涉及到磁場(chǎng)的強(qiáng)度減弱。

目前，導(dǎo)致地磁偏移的原因尚不明朗?？偟膩?lái)說(shuō)，因?yàn)榈卮艌?chǎng)是由地核導(dǎo)電流體的運(yùn)動(dòng)生成，因此這些導(dǎo)電流體在地核中運(yùn)動(dòng)的混亂會(huì)導(dǎo)致地磁倒轉(zhuǎn)。但一些學(xué)者認(rèn)為，這一混亂是由地核液態(tài)金屬混沌運(yùn)動(dòng)自發(fā)形成；但另一些學(xué)者認(rèn)為，地磁偏移和倒轉(zhuǎn)不是自發(fā)過(guò)程，而是由破壞地核流體運(yùn)動(dòng)的外部事件引發(fā)。

在地質(zhì)史上，短短一兩個(gè)世紀(jì)或許連一瞬間都稱不上，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了科學(xué)家的預(yù)想。據(jù)目前研究，我們還無(wú)法預(yù)測(cè)地磁場(chǎng)什么時(shí)候會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)以及倒轉(zhuǎn)持續(xù)的時(shí)間。而地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)現(xiàn)代人類嚴(yán)重依賴的電網(wǎng)和數(shù)字通訊技術(shù)帶來(lái)巨大影響。因此，這項(xiàng)研究讓一些人們十分擔(dān)憂。

太陽(yáng)耀斑和太陽(yáng)風(fēng)等空間天氣事件發(fā)生時(shí)，高能粒子從太陽(yáng)表面射出，并穿越太空向地球碰撞。即使目前地磁場(chǎng)穩(wěn)定的時(shí)候，足夠強(qiáng)的太陽(yáng)風(fēng)也會(huì)引起無(wú)線電信號(hào)的混亂，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)過(guò)載而損壞。就在 1989 年 3 月 13 日，異常巨大的太陽(yáng)風(fēng)暴刮向地球大氣層，曾造成加拿大 kuibe 魁北克省停電 九小時(shí)。而早在 1859 年，美國(guó)電報(bào)線因太陽(yáng)風(fēng)事件發(fā)生短路，引發(fā)火災(zāi)。

由于地磁場(chǎng)對(duì)地球的保護(hù)作用，人們理所當(dāng)然地會(huì)擔(dān)心地磁南北極發(fā)生移位，帶來(lái)不利后果。因?yàn)榧偃鐩]有地磁場(chǎng)，從太陽(yáng)發(fā)出的強(qiáng)大的帶電粒子流（通常叫太陽(yáng)風(fēng)），就不會(huì)受到地磁場(chǎng)的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而是直射地球，這樣就可能損害地球上的生命和通訊設(shè)施。地磁場(chǎng)猶如一個(gè)保護(hù)盾，保護(hù)著大家免于太陽(yáng)風(fēng)的傷害。

但這次發(fā)現(xiàn)也為研究人員提供了地磁場(chǎng)更多的信息。

Mika McKinnon 是一名地球物理學(xué)家，她并不是研究團(tuán)隊(duì)的一員。她表示，研究報(bào)道中的地磁反轉(zhuǎn)非?？臁Ｕ驹谝粋€(gè)科學(xué)家的角度，她對(duì)于該項(xiàng)研究感到興奮。她說(shuō)，“在我出生之前，研究人員就一直在利用洞穴沉積物（比如石筍），來(lái)重構(gòu)地磁反轉(zhuǎn)，但是這依然是一種罕見的技術(shù)，我總是為此著迷。”

McKinnon 指出有些因素（比如高溫）會(huì)導(dǎo)致地核退磁，研究人員也已經(jīng)解釋了地磁快速反轉(zhuǎn)的證據(jù)?！皶r(shí)間會(huì)告訴我們，最新研究結(jié)果是否與之前的證據(jù)一致?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)的科學(xué)家提議，為了更好地了解地磁反轉(zhuǎn)的可能性，需要對(duì)早先地磁變化的研究進(jìn)行更深入的工作。

正如我們之前的報(bào)道，地磁會(huì)快速反轉(zhuǎn)，但并不意味著它們一直都會(huì)這么快。那我們應(yīng)不應(yīng)該為地磁反轉(zhuǎn)而擔(dān)心呢？

McKinnon 表示，現(xiàn)在我們并不清楚地磁反轉(zhuǎn)的后果?！拔覀冎来艌?chǎng)在變化時(shí)會(huì)減弱，下降 5% 或者更多。有些科學(xué)家認(rèn)為它可能會(huì)完全瓦解?！钡?，太陽(yáng)風(fēng)有可能導(dǎo)致新的磁場(chǎng)產(chǎn)生。它可能會(huì)損害我們的技術(shù)，但損害的并不是我們?nèi)祟悺Ｒ驗(yàn)椴]有確切的證據(jù)表明磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)與大量消亡有關(guān)聯(lián)。

因此，對(duì)地磁反轉(zhuǎn)感到困惑、沮喪，或許并不值得。McKinnon 表示，“我將會(huì)堅(jiān)持樂觀的看法，生活在一個(gè)磁場(chǎng)快速反轉(zhuǎn)的時(shí)代，會(huì)成為一個(gè)輝煌的時(shí)代，而不是奪命的時(shí)代?！保矿耍ㄕ悦馈渡羁萍肌罚ň庉?華生）