圖片來源：Pixabay

4.2萬年前，地球磁極倒轉(zhuǎn)和太陽活動(dòng)變化同時(shí)發(fā)生，讓世界陷入了長達(dá)幾個(gè)世紀(jì)的末日狀態(tài)。這是我們此項(xiàng)多學(xué)科研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，發(fā)表在《科學(xué)》上。

上次大規(guī)模的地磁倒轉(zhuǎn)引發(fā)了一系列戲劇性事件，對(duì)我們的星球產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。它們看起來就像恐怖電影中的情節(jié): 臭氧層被破壞，雷暴席卷熱帶地區(qū)，太陽風(fēng)產(chǎn)生了壯觀的燈光秀(極光) ，北極氣團(tuán)橫掃北美，冰蓋和冰川數(shù)量激增，天氣模式劇烈變化。

在此期間，地球生命暴露在強(qiáng)烈的紫外線下，尼安德特人和巨型動(dòng)物走向滅絕，而現(xiàn)代人類躲進(jìn)洞穴尋求庇護(hù)。

磁北極（指南針?biāo)傅牡胤剑┎]有固定位置。相反，隨著時(shí)間的推移，受地核內(nèi)部運(yùn)動(dòng)影響，它通常會(huì)在地理北極（地球自轉(zhuǎn)軸在北半球與地表的交點(diǎn)）附近擺動(dòng)。

出于某些尚不清晰的原因，有時(shí)磁極的運(yùn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)甚于擺動(dòng)。這些極點(diǎn)遷徙中最引人注目的一次發(fā)生在約4.2萬年前，被稱為拉尚漂移（Laschamps Excursion）——以它的發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)，法國中央高原的村莊命名。

世界各地都發(fā)現(xiàn)了拉尚漂移的證據(jù)，包括最近的澳大利亞塔斯馬尼亞。但目前為止，我們還不能確定這種磁場(chǎng)變化是否會(huì)對(duì)地球氣候和生命產(chǎn)生影響。我們的新工作匯集了多條證據(jù)，它們都有力表明這些影響確實(shí)是全球性和深遠(yuǎn)的。

古樹

為調(diào)查究竟發(fā)生了什么，我們分析了在泥炭沼澤和其他沉積物中保存了4萬多年的古老新西蘭貝殼杉。依據(jù)貝殼杉的年輪，我們建立了一個(gè)詳細(xì)的時(shí)間尺度，可反映地球大氣在那段時(shí)間內(nèi)是如何變化的。這些樹表明，當(dāng)時(shí)磁極倒轉(zhuǎn)，地球磁場(chǎng)崩潰，導(dǎo)致大氣放射性碳含量長時(shí)間處于峰值。同時(shí)也表明它們能夠提供一種將廣泛的地理分散記錄進(jìn)行精確聯(lián)系的方法。

“這些貝殼杉就像羅塞塔石碑，幫助我們把世界各地洞穴、冰芯和泥炭沼澤的環(huán)境變化記錄聯(lián)系起來，”該研究項(xiàng)目的聯(lián)合負(fù)責(zé)人Alan Cooper教授說。

新創(chuàng)建的時(shí)間尺度能幫我們證明熱帶太平洋雨帶和南大洋西風(fēng)在同一時(shí)間的突然變化，造成了澳大利亞等地的干旱和同時(shí)期許多巨型動(dòng)物的滅絕，其中包括巨型袋鼠和巨型袋熊。再往北，美國東部和加拿大被巨大的勞倫蒂德冰原（Laurentide Ice Sheet）迅速覆蓋，歐洲的尼安德特人則急速滅絕。

氣候建模

我們利用計(jì)算機(jī)程序模擬化學(xué)和氣候之間的相互作用，研究較弱磁場(chǎng)和太陽強(qiáng)度變化的影響。重要的是，在磁極轉(zhuǎn)換過程中，磁場(chǎng)強(qiáng)度驟降至不足現(xiàn)在的6%。當(dāng)時(shí)的指南針甚至很難找到北方。

新西蘭Ngāwhā的古老貝殼杉原木，圖片由作者提供

由于基本沒有磁場(chǎng)，我們的星球完全失去了抵御宇宙輻射的有效屏障，更多來自太空的穿透力極強(qiáng)的粒子得以進(jìn)入大氣層頂部。最嚴(yán)重的是，太陽在此期間經(jīng)歷了幾次“太陽極小期”，這意味著此時(shí)總體太陽活動(dòng)要弱得多，也更不穩(wěn)定，它發(fā)出大量的太陽耀斑，使更強(qiáng)的電離宇宙射線到達(dá)地球。

我們的模型顯示，這些因素組合起來會(huì)具有放大效應(yīng)。來自銀河系的高能宇宙射線和太陽耀斑產(chǎn)生的巨大宇宙射線爆發(fā)能夠穿透高層大氣，使空氣中的粒子帶電，并引起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致平流層臭氧損失。

化學(xué)氣候模擬模型與許多自然氣候和環(huán)境變化檔案中觀察到的環(huán)境變化是一致的。這些條件也會(huì)使極光的耀眼光芒遍布全世界，有時(shí)，夜晚會(huì)如白晝一般明亮。我們認(rèn)為，劇烈的變化和前所未有的強(qiáng)紫外線導(dǎo)致早期人類在洞穴中尋求庇護(hù)，這解釋了4.2萬年前世界各地洞窟藝術(shù)的突然繁榮。

那看起來一定很像世界末日。

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亞當(dāng)斯事件

鑒于看似隨機(jī)的宇宙事件與地球各地的極端環(huán)境變化在4.2萬年前同時(shí)發(fā)生，我們將這一時(shí)期稱為“亞當(dāng)斯事件”，這是對(duì)偉大的科幻作家Douglas Adams的致敬。在他所著的《銀河系漫游指南》（The Hitchhiker’s Guide to The Galaxy）中，“42”被視為生命、宇宙和世間萬物的答案。Douglas Adams的確有一些重大發(fā)現(xiàn)，而現(xiàn)在的未解之謎是：他是如何發(fā)現(xiàn)的？

撰文：Chris Fogwill，基爾大學(xué)冰川學(xué)和古氣候?qū)W教授；Alan Hogg，懷卡托大學(xué)碳年代測(cè)定實(shí)驗(yàn)室主任；Chris Turney，新南威爾士大學(xué)地球科學(xué)與氣候變化教授；Zo? Thomas，新南威爾士大學(xué)ARC DECRA研究員

翻譯：張乃欣

審校：曾小歡

引進(jìn)來源：theconversation

引進(jìn)鏈接：https://theconversation.com/earths-magnetic-field-broke-down-42-000-years-ago-and-caused-massive-sudden-climate-change-155580