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頭頂?shù)某粞鯇又饾u消失，雷暴在熱帶地區(qū)肆虐；太陽風帶來的壯麗極光延伸到地球各處，這些耀眼的光芒在黑夜中照耀大地，甚至讓夜晚變得比白天還明亮；北極地區(qū)寒冷刺骨的空氣涌入北美洲，冰原和冰川迅速擴張；地球上的天氣模式正發(fā)生著劇烈變化……

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這些聽起來就像是恐怖電影中的情節(jié)，但根據(jù)一項新的研究，這是曾經(jīng)地球上真實發(fā)生過的事情。大約42000年前，地球經(jīng)歷了長達數(shù)個世紀的“末日災難”。一項發(fā)表在《科學》雜志上的發(fā)現(xiàn)認為，42000年前由地磁極性倒轉(zhuǎn)和太陽行為變化所觸發(fā)的一系列戲劇性的災難，對我們的星球產(chǎn)生了深遠的影響。

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地球磁場來自外核中液態(tài)鐵的流動，因此，地球的磁極并非是固定的。由于液態(tài)鐵的動態(tài)運動，磁極的漂移現(xiàn)象，甚至完全翻轉(zhuǎn)時有發(fā)生。我們已知的最后一次磁極完全翻轉(zhuǎn)發(fā)生在約780000年前。

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而有時，地球磁場也會發(fā)生暫時的擺動或倒轉(zhuǎn)，比如約41000至42000年前暫時性的磁極遷移事件，它也被稱為拉尚漂移（Laschamps Excursion）。在這一時期，地球磁場由于某些尚不完全清楚的原因發(fā)生了暫時倒轉(zhuǎn)，該事件持續(xù)了數(shù)百年?？茖W家已經(jīng)在世界各地找到了拉尚漂移留下的線索，但到目前為止，還不清楚這種磁場變化對地球氣候和生命產(chǎn)生了怎樣的影響。

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為了找到答案，參與新研究的科學家需要找到那些“失傳的時間記錄”。幾年前，新西蘭正在建設一間發(fā)電廠，工地上的工人們發(fā)掘出了一根重達60噸的貝殼杉（kauri tree，Agathis australis）樹干。貝殼杉是新西蘭最大的喬木之一，而這棵樹生長于42000年前，并在泥炭沼澤和其他沉積物中被保存了數(shù)萬年。樹木的年輪跨越1700年，完美地記錄下了一個地磁動蕩的時代。

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圖片 新西蘭發(fā)掘出的貝殼杉。| 圖片來源：Nelson Parker via The Conversation

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通過貝殼杉的年輪，研究人員能夠建立起一個詳細的時間表，表明地球大氣在這段時間內(nèi)如何變化。在兩極倒轉(zhuǎn)時，地球磁場崩塌，這會導致大氣放射性碳水平會出現(xiàn)一個長期的峰值，而生長在同時期的樹木恰好可以用自己的“身體”記錄下這些細節(jié)。因此這棵古老的貝殼杉就像塞羅塔石碑，幫助科學家把來自世界各地的洞穴、冰芯和泥炭沼澤的環(huán)境變化記錄聯(lián)系在一起。

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放射性碳的數(shù)據(jù)顯示，約41500年前，磁場強度大約只有當今的6%。由于缺乏磁場，我們的星球幾乎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性極強的粒子可以進入大氣層的頂部。

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除此之外，太陽在此期間經(jīng)歷了幾段明顯的“活動極小期”（Grand solar minimum），在這些時期中，太陽活動總體上要低得多，但也變得更不穩(wěn)定，大量耀發(fā)使更強大的電離宇宙射線到達地球。

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研究人員同時利用一個模擬全球化學和氣候相互作用的計算機程序，探索了弱磁場和太陽強度變化的影響。模型顯示，這些因素的組合具有放大效應。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)能穿透高層大氣，使空氣中的粒子帶電，并引起化學變化，導致平流層臭氧的損失。

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研究人員相信，化學-氣候模擬的結果與許多自然氣候和環(huán)境記錄中觀察到的環(huán)境變化是一致的。他們認為，在這一時期，熱帶太平洋雨帶和南大洋西風同時發(fā)生的突然移動，這可以解釋澳大利亞等地出現(xiàn)的干旱。也正是在這時，包括巨型袋鼠和巨型袋熊在內(nèi)的一系列大型動物從澳大利亞的土地上消失了。再往北，美國東部和加拿大的勞倫泰德冰蓋迅速擴張。

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同時，劇烈的變化和前所未有的高紫外線水平給生命帶來了極大的威脅。在歐洲，尼安德特人逐漸滅絕。在強烈的紫外線威脅下，早期人類只能進入洞穴中尋求庇護，這也恰好可以解釋這一時期世界各地洞穴藝術的突然繁榮。

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由于這些發(fā)生在42000年前的看似隨機的事件和極端環(huán)境變化的巧合，研究人員將它們統(tǒng)稱為“亞當斯事件”，這是為了向偉大的科幻作家、《銀河系漫游指南》的作者道格拉斯·亞當斯致敬。在《銀河系漫游指南》中，亞當斯正是將“42”作為生命、宇宙和一切的終極答案。

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但也有不同的聲音認為，有些推論是對已有證據(jù)的過分演繹。牛津大學考古學家Thomas Higham表示，人類進化中的里程碑并沒有出現(xiàn)在這一時期，它們也都不是突然發(fā)生的，把它們和磁場倒轉(zhuǎn)聯(lián)系起來似乎并沒有那么說得通。

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但新的研究結果能為更多磁極漂移事件的探索帶來啟發(fā)，比如短暫的莫諾湖漂移事件（Mono Lake Excursion），而被遠古巖石記錄下的長期地磁倒轉(zhuǎn)可能對環(huán)境帶來了更大的影響。這些有待探索的問題對科學家來說都充滿著吸引力。

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#創(chuàng)作團隊：

文字：Takeko

圖片：雯雯子

#參考來源：

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

https://cosmosmagazine.com/earth/earth-sciences/magnetic-reversal-caused-massive-climate-shifts/?

https://www.sciencemag.org/news/2021/02/ancient-kauri-trees-capture-last-collapse-earth-s-magnetic-field

#圖片來源：

封面：Paul Pettitt,courtesy Gobierno de Cantabria

文首圖：Unsplash


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