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深圳商报 | 深圳巴黎人国际娱乐官网周祐民团队研究报告震惊学界

2018-09-21 媒体报道

地磁倒转只需百年?
深圳巴黎人国际娱乐官网周祐民团队研究报告震惊学界


来源:深圳商报    2018年09月20日   深圳商报记者:董芳芳

        地磁倒转,南北极互换,这个过程在百年尺度就可完成,而此前科学界普遍认为需要千年甚至更久。这一关于地磁倒转的重大发现近日刊登在《美国国家科学院院刊》上。这一研究由深圳南科大海洋科学与工程系助理教授周祐民(第一作者、共同通讯作者)、福州师范大学姜修洋教授(共同第一作者)、南科大海洋科学与工程系教授刘青松(共同第一作者)、台湾大学特聘教授沈川洲(共同通讯作者),以及台湾同步辐射研究中心、台湾健行科技大学、中科院地质与地球物理研究所、澳洲国立大学等机构研究人员共同完成。记者日前对这项研究报告的第一作者、共同通讯作者周祐民进行了专访。


着野外装备准备进洞穴采样的巴黎人国际娱乐官网助理教授周祐民(右)与台湾大学沈川洲特聘教授(左)。

 

用石笋研究地磁获得突破

        周祐民现在是巴黎人国际娱乐官网海洋科学与工程系海洋磁学研究中心助理教授,是南科大目前唯一一位来自中国台湾的学者。他在台北长大,在台湾大学和法国赛吉冯图瓦兹大学获得博士学位,又在台湾师范大学和台湾大学做博士后,之后来到深圳巴黎人国际娱乐官网。

        周祐民在大学本科读书时就主攻地磁学,本科毕业至今17年,一直在做地磁学方面的研究。此番这项通过石笋做地磁倒转的研究历时四年。“过去从来没有人通过石笋做地磁的研究并得出相对精确的结果,这确实是一次重大突破。”周祐民说。

       “普遍用于地磁学研究的材料包括沉积岩和火成岩,这两种材料都有各自的限制,沉积岩没有办法给到精确年代,而火沉岩在年代判定上好一些,而它却不是连续的堆积。”周祐民说,“而石笋这个材料则可以说是两者优势的结合。”

        其实在上世纪七八十年代,西方学者也有试图用石笋这个材料来做地磁研究,然而无法进行下去。周祐民解释其原因,“是因为石笋磁性讯号微弱,过去的仪器无法侦测到这么弱的讯号,测磁技术达不到要求。”

        “而现在的研究成果也是基于技术的突破,一是定年技术,二是测磁技术,这两者相结合,并用于石笋这个研究材料上,多个研究机构共同合作,技术和方法都共同突破,才得以有了今天的研究成果。”周祐民说。

地磁倒转大大快于预期

        这项研究成果的重要性在于,本研究发现地磁倒转速度远比传统观点所认为的要快上十倍。此前科学界普遍认为地磁场极性倒转过程可能需要一千年甚至更久,而此番南科大学者与台湾等地学者共同研究发现,地磁倒转速率快于预期,可发生在百年之间。

        研究团队通过重建十万六千年到九万一千年前贵州三星洞石笋的古地磁记录,来分析发生在九万八千年前的一次地磁倒转。结果表明,在十万年前地磁极呈现不稳定状态,在百年到千年尺度上波动。尤其在九万八千年前,地磁场最快可以在百年尺度内完全倒转,可能对地球生态环境会造成重大影响。

        周祐民说:“国际上也有同行在做相关的研究,但是大家在材料和技术上遇到一些瓶颈,没有办法突破,而我们目前的精度和技术的确是国际领先。”

        论文在《美国国家科学院院刊》发表之后,国际众多媒体都关注到这项研究结果。为什么会引发如此大的关注?周祐民认为,“这次研究改变了我们对地磁场的认识,过去研究认为,当地磁场真的发生倒转,过程需要很长的时间,大概是千年尺度,这对我们人类来讲,就没什么感觉,但是如果地磁场在百年内就可以完全倒转,在人的一生中都可以经历到这个变化,这就变成一个很大的冲击。”

        获得这一研究结果时,周祐民和所有研究团队成员都很惊讶。通过对石笋材料进行的研究和测算,九万八千年前的那次地磁倒转,竟发生在百年之间。是不是算错了?这也是周祐民和研究团队给自己的疑问。团队又经过多次反复测算,重复检验,确认研究结果没有问题。

        在研究报告进行同行评审的时候,同行评审都表示这确实是非常令人惊讶和兴奋的结果,地磁场在不稳定变化的时期,其变化特性、偏转速度、变化过程终于有了一个高精度的完整轮廓。

        然而同行评审也提出同样的疑问,过程竟然能够这么快,精确定年在百年之间,是不是定年错误了?周祐民和研究团队也同样针对这个问题给出了充分的证据和资料,证明研究结果没有问题。对于同行评审提出的疑问的充分和扎实的回答,也得到了同行评审的高度认可。

重建十万年前高精度地磁记录

        鉴于石笋独特的封闭生长环境,可以用铀系法对其精确定年。石笋在生长过程中可以包裹水滴由洞穴顶部带来的磁性矿物,从而记录连续的高精度古地磁变化信息。周祐民与科研团队在中国贵州三星洞采到了适合古地磁研究的石笋样品。通过结合台湾大学地质系沈川洲团队先进的铀钍定年技术、中科院地质与地球物理研究所朱日祥院士团队的高灵敏低温超导磁力测量技术、台湾同步辐射研究中心的高解析穿透式X光显微镜技术,最终获得180个古地磁数据以及70个年代资料,重建了十万年前高精度的古地磁记录。

        石笋资料显示出地磁场极性内在的震荡变化特征。在九万八千年前,古地磁极在百年尺度即可以从正向快速地发生倒转。

        研究还表明,地球磁场在过去150年已经减弱了近10%,将来地磁场强度若持续加速减弱,就有可能会发生地磁极性快速倒转。

        目前周祐民主要在研究发生在四万一千年前的一次地磁倒转事件,希望重建这个年代的高精度的古地磁变化记录,看看这次地磁倒转事件是在多少年的跨度间发生的。

       通过搜集不同年代的石笋,周祐民的一个宏伟目标是最终建立一个百万年来的地磁变化记录。周祐民笑说:“那只是伟大理想,我想起码要先建立一个十万年来地磁场变化的绝对年代的记录。当它与其他方面的研究记录相配合,就能够发现更多地球的奥妙。”

磁场变化对地球的影响

        既然地球磁场已经在变化,未来百年是否会发生地磁倒转?周祐民称,研究只是针对过去地球上曾经发生的地磁倒转事件来进行研究,尚且不能判定地球未来磁场变化。

        地球上过去发生的地磁倒转事件会导致地球生物大灭绝吗?周祐民回答说,目前科学家们也有在研究两者的关联性,这涉及地磁学与古生物学两方面的研究配合,需要两方面都有相对精确的充分资料,所以目前并没有资料明确表明地磁倒转与地球生物大灭绝有关联。

        关于磁场变化对地球的影响,周祐民分析说,地球磁场像一面隐形盾牌,保护着大气层免于太空中高速带电粒子撞击(如太阳风),阻隔生物受到有害射线影响,维持着地球生物蓬勃发展。如果在不久的将来,地球磁场极性发生快速倒转,将会极大地改变地球高空环境,进而对全球的航空、通讯与电力系统造成无法估计的干扰与损害,可能导致全球网络瘫痪,并且对许多具有感应磁场能力的生物,例如候鸟、鲑鱼等,造成重大影响。同时,地磁场变弱,太阳风对人类活动的影响也很大,比如导航卫星等都没法使用。”

        周祐民解释说:“地球有一个很大的磁场,把太阳风给屏蔽了。而磁场减弱到一定程度,因为太阳风本身是带电离子,带电离子就会向大气层冲击,使大气层受太阳风影响。高空卫星原本在磁场保护下,一旦受太阳风冲击,就没法运作,对通讯、金融、国防等各方面都会造成很大影响。”

        关于地磁场变化对人体方面的伤害,周祐民称这方面的研究还不明晰。首先臭氧层会被破坏,臭氧层主要阻隔紫外线,那么紫外线对人体的伤害就增大了。

 

相关报道:
解密地球磁场倒转速度到底有多快—— 南科大海洋系助理教授周祐民在《美国国家科学院院刊》发表论文

 

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