地球環(huán)境在近幾百年來人類活動(dòng)的影響下，未來的發(fā)展前景似乎并不光明，以至于有科學(xué)家早早就提出了移民到其他星球去生存的想法。近幾年來，隨著人類的航天科技水平不斷提高，星際移民的熱度再次引起了公眾的注意。如果人類未來真要進(jìn)行星際移民，哪顆星球最有可能成為人類的目的地呢？
應(yīng)該就是火星了，一是因?yàn)樗c地球在多方面存在相似的條件，二是因?yàn)樗撬泻蜻x星球中距離地球最近的星球。然而不少科學(xué)家認(rèn)為，如果人類想要移民到火星上去，至少要對(duì)火星進(jìn)行兩三百年的改造，因?yàn)榛鹦巧霞葲]有合適的大氣層，又沒有液態(tài)水和磁場。而有科學(xué)家認(rèn)為，比起改造火星，保護(hù)我們的地球更有可行性。
那么我們的地球目前正在遭遇什么問題呢？除了全球氣候變暖之外，前段時(shí)間美國宇航局發(fā)布了最新研究說明，稱地球磁場出現(xiàn)局部凹陷情況。如果該凹陷持續(xù)發(fā)展下去，最終會(huì)導(dǎo)致地磁空洞。那么地磁凹陷是什么原因引起的？如果真的出現(xiàn)地磁空洞，地球上的生物會(huì)受到什么影響？
地球磁場的成因是什么？
根據(jù)記載，歷史上第一個(gè)提出地球磁場概念的人是英國科學(xué)家吉爾伯特，他于1600年提出“地球是一個(gè)大磁體”的說法，并且當(dāng)時(shí)認(rèn)為磁體的兩極和地理的兩極是重合的。到了19世紀(jì)末，“數(shù)學(xué)王子”高斯花了大量時(shí)間研究地球磁場，最后寫出了一本名為《地磁力的絕對(duì)強(qiáng)度》的書籍。
高斯在書中用數(shù)學(xué)方法證明了地磁場的存在，同時(shí)用數(shù)學(xué)理論分析地磁場的起源，最后得出結(jié)論：地磁場起源于地球內(nèi)部。之后的科學(xué)家也嘗試研究地磁場的起源，但絕大多數(shù)人都掌握了地磁場的變化規(guī)律和分布情況，對(duì)地磁場的起源莫衷一是。目前科學(xué)界存在兩類關(guān)于地磁場起源的假說，一類是基于現(xiàn)有的物理學(xué)理論，另一類是開辟新的特殊規(guī)律。
第一類假說受到更多科學(xué)家的認(rèn)可，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^已建立起來的物理學(xué)理論進(jìn)行解釋，例如“旋轉(zhuǎn)電荷假說”。這一假說認(rèn)為地球內(nèi)部和外表存在等量的異性電荷，異性電荷各自位于地球內(nèi)部或地球表面，當(dāng)?shù)厍蜣D(zhuǎn)起來后電荷也隨之運(yùn)動(dòng)。根據(jù)電流的磁效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)電荷形成電流，電流會(huì)在周圍空間形成磁場。
這種說法聽起來頗有道理，而且也有基礎(chǔ)的物理理論支撐，但它仍然存在一個(gè)難以解釋的地方，即地球內(nèi)部和表面的磁場是如何分離的？此外，如果要形成現(xiàn)在如此強(qiáng)的地磁場，地球內(nèi)部和表面需要足夠多的電荷，但實(shí)際上地球所擁有的電荷并不多。
除了這一假說之外，科學(xué)家還存在其他假說，但它們并未得到廣泛的認(rèn)同。因此地磁場是如何起源的問題，未來還需要科學(xué)家繼續(xù)探索下去。
什么原因?qū)е铝四洗笪餮蟮拇艌龀霈F(xiàn)凹痕？
根據(jù)美國宇航局發(fā)布的研究聲明，他們所探測到的地磁數(shù)據(jù)顯示位于大西洋南部的地磁場出現(xiàn)明顯的凹陷現(xiàn)象，而且這一現(xiàn)象還有可能繼續(xù)向西移動(dòng)，擴(kuò)大范圍。對(duì)此NASA的科學(xué)家表示，目前該凹陷區(qū)域已經(jīng)快分裂成兩個(gè)片區(qū)，這意味著地球磁場會(huì)出現(xiàn)斷裂的情況。一旦裂縫出現(xiàn)了，那么磁場真空區(qū)域就產(chǎn)生了，這對(duì)地球上的生物來說并不是好事。
那么是什么原因?qū)е麓艌霎a(chǎn)生了凹陷呢？NASA的科學(xué)家表示，他們通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)南大西洋地區(qū)的磁場在過去１５０年里出現(xiàn)了不斷減弱的情況，現(xiàn)在的磁場強(qiáng)度至少要比１５０年前的磁場強(qiáng)度少１０％左右。不僅如此，他們還發(fā)現(xiàn)地磁場的反轉(zhuǎn)通常從磁場凹痕開始，換而言之，這次出現(xiàn)的磁場凹痕可能是地磁場反轉(zhuǎn)的預(yù)兆。
地磁場反轉(zhuǎn)指的是地磁南極和地磁北極發(fā)生調(diào)轉(zhuǎn)，根據(jù)考究地球歷史上發(fā)生過多次磁極倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。現(xiàn)在地磁南極指向地理北極，而地磁北極指向地理南極，而正常情況下地磁南極應(yīng)該指向地理南極，地磁北極應(yīng)該指向地理北極，這說明了地球磁場曾經(jīng)發(fā)生過反轉(zhuǎn)。
科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)磁極反轉(zhuǎn)的？
相信很多人會(huì)質(zhì)疑磁極反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，因?yàn)槿祟愇拿餍纬傻臅r(shí)間也不過幾萬年，我們又能通過什么方法了解到過去地球磁場的情況呢？還真的有辦法，只要地球上發(fā)生過的大規(guī)模事件，基本都會(huì)留下痕跡，科學(xué)家就是通過研究巖石、熔巖、化石等沉積物對(duì)地球過去的磁場有所了解。據(jù)研究，距離我們最近一次磁極反轉(zhuǎn)發(fā)生在幾百萬年前，科學(xué)家是通過研究熔巖流獲得該發(fā)現(xiàn)的。
來自法國和日本的物理學(xué)家聯(lián)合多年的合作，最終在熔巖流中找到了地磁反轉(zhuǎn)的證據(jù)。所謂的熔巖流，指的是熔巖凝固后形成的沉積物，研究發(fā)現(xiàn)它的流動(dòng)方向、流量大小等信息可能蘊(yùn)藏著地磁場的信息。換而言之，熔巖流相當(dāng)于地磁方向的指示器，因此科學(xué)家可以通過考察不同地區(qū)的熔巖流情況來判斷地磁極是否發(fā)生過反轉(zhuǎn)，大概什么時(shí)候發(fā)生過反轉(zhuǎn)。
早在２０世紀(jì)初的時(shí)候，法國科學(xué)家布呂內(nèi)就提出了地球磁極反轉(zhuǎn)的說法，并且認(rèn)為在大約７０萬年前地磁極就發(fā)生過反轉(zhuǎn)。到了１９２８年，日本地質(zhì)學(xué)家松山基范通過大量的研究也得出相同的結(jié)果。二戰(zhàn)后，古地磁研究在地理學(xué)界得到了快速發(fā)展，越來越多磁極反轉(zhuǎn)的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)了。除了研究熔巖流之外，還有些科學(xué)家研究有磁性的巖石。
這些巖石是在巖漿冷卻后形成的，它們由于長期受到地磁場的影響，使得自身逐漸帶有磁性，而且它們的磁場方向和當(dāng)時(shí)的地磁方向是相同的。后來有科學(xué)家在南美地區(qū)發(fā)現(xiàn)了磁場方向與現(xiàn)在的地磁方向相反的巖石，這足以說明地磁場發(fā)生過反轉(zhuǎn)，因?yàn)閹r石一旦帶有磁性就很難消失，當(dāng)?shù)卮艌龇崔D(zhuǎn)后，正常情況下巖石的位置也會(huì)發(fā)生變動(dòng)，但地下巖石被卡得死死的。
為什么磁極會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)？
和地球磁場起源的問題一樣，地磁極反轉(zhuǎn)的原因至今也未有定論，但目前存在兩種猜想，這兩種猜想分別認(rèn)為磁極反轉(zhuǎn)是偶然現(xiàn)象和必然現(xiàn)象。支持“地磁反轉(zhuǎn)是必然現(xiàn)象”的人認(rèn)為，磁極反轉(zhuǎn)的出現(xiàn)雖然沒有周期性，但總會(huì)出現(xiàn)。這一猜想基于另一個(gè)地磁場起源的說法，即“地球內(nèi)部的鐵液形成循環(huán)流動(dòng)，從而產(chǎn)生磁場”。
在這種猜想下，磁極反轉(zhuǎn)發(fā)生的原因是地球內(nèi)部的鐵液循環(huán)出現(xiàn)了衍生支路，導(dǎo)致一部分循環(huán)出現(xiàn)在地表層面，與地球內(nèi)部的循環(huán)形成了相反的回路。隨著時(shí)間的推移，地表的反回路逐漸增強(qiáng)，抵消內(nèi)部回路的影響，從而導(dǎo)致磁場開始發(fā)生反轉(zhuǎn)。這個(gè)過程通常持續(xù)３萬年到１００萬年不等。另一類猜想則認(rèn)為地磁極反轉(zhuǎn)的發(fā)生不可預(yù)測，也不可溯源，因?yàn)樗桥既皇录?/p>
磁場凹痕會(huì)對(duì)地球造成什么樣的影響？
和大氣層相比，地球磁場的存在更容易被忽略，因?yàn)樗菬o形的。但我們的日常生活以及自然生物的生存都離不開地球磁場的作用，只要地球磁場出現(xiàn)問題，地面上的生命也會(huì)受到嚴(yán)重影響。首先對(duì)于人類和自然生物來說，地磁場相當(dāng)于一個(gè)龐大的保護(hù)罩，它在一定程度上阻擋宇宙輻射，尤其是太陽輻射。
其次，有研究表明，地球之所以擁有完整的大氣層，是因?yàn)榈厍虼艌龅拇嬖凇Ｈ绻卮艌龅淖饔么蟠鬁p弱或完全消失，那么地球大氣層會(huì)在外太空因素的作用下而消散，屆時(shí)地球?qū)⒃诤芸斓臅r(shí)間內(nèi)變成一顆寸草不生的星球。再者，人類在地球上搭建的通訊系統(tǒng)、定位系統(tǒng)等都要依靠地磁場，地磁場出現(xiàn)異常將導(dǎo)致通訊定位系統(tǒng)陷入癱瘓。
在自然界，有不少動(dòng)物靠地球磁場進(jìn)行定位，例如大多數(shù)鳥類。研究表明，候鳥之所以能夠季節(jié)變化前跨越幾千公里的距離去到另一個(gè)地方，是因?yàn)榈卮艌鲈谀靥峁┓较蛑笇?dǎo)。此外，有不少海洋生物也需要通過地磁場來辨別方向，否則很容易出現(xiàn)擱淺現(xiàn)象?？偠灾?，無論是對(duì)人類還是對(duì)自然生物，地磁場的完整十分重要。
那么面對(duì)南大西洋磁場凹陷的情況，人類是否有應(yīng)對(duì)措施呢？很遺憾，人類的科技水平還沒能達(dá)到改變地球磁場的程度。從另一方面來看，南大西洋磁場凹陷可能是地磁極反轉(zhuǎn)的預(yù)兆，畢竟地球上一次發(fā)生磁極反轉(zhuǎn)應(yīng)該在７０萬年前。這樣看來，威脅人類存在的不只有氣候變化和病毒侵襲，地磁極的反轉(zhuǎn)也是一大威脅。
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