地球磁場擴散6億年，科學家終於知道原因

在大多數其他時代，地球的運作方式都是可預測的。構造板塊以恆定的速率移動，氣候模式相對穩定，磁場會在北極和南極周圍輕輕移動（有時會反轉方向）。

埃迪卡拉地區是個例外。這個時期的岩石保留了波動很大的磁訊號，比在更古老或更年輕的岩石中發現的磁訊號要大得多。這種不尋常的變化使得研究人員很難利用岩石中的古代磁性（“古磁學”）來重建大陸和海洋的排列方式。

關於磁混沌的競爭理論

科學家對這些奇怪的磁模式提出了幾種解釋。一種觀點認為，在此期間，地殼板塊移動得異常迅速。另一種可能性是整個行星相對於其自轉軸發生了移動，這一過程被稱為「真正的極地漂移」。

然而，一個新的問題又出現了。如果磁性變化根本不是隨機的怎麼辦？如果他們遵循一種根本不被認可的普遍模式怎麼辦？

這種可能性是耶魯大學研究人員領導的國際團隊在《科學進展》上發表的一項新研究的焦點。

地球磁場的新模型

耶魯大學藝術與科學學院地球與行星科學教授、這項新研究的合著者戴維·埃文斯（David Evans）表示：“我們提出了一種新的地球磁場模型，可以在其變化中找到結構，而不是簡單地將其視為隨機混沌。” “我們開發了一種對埃迪卡拉古地磁數據進行統計分析的新方法，我們相信這將是製作該時期的關鍵的大陸和大陸地圖數據。

為了調查這一點，研究人員將重點放在摩洛哥的反阿特拉斯地區。卡迪阿亞德大學的合作者發現，這座山脈包含保存完好的埃迪卡拉火山岩層。

研究小組仔細收集了有針對性的岩石樣本，並逐層分析。然後，耶魯大學使用能夠檢測微妙磁訊號的高靈敏度儀器對這些樣本進行了研究。

高解析度數據揭示快速變化

該研究的第一作者詹姆斯·皮爾斯博士說：「先前對這一時期岩石的研究經常使用傳統的分析工具，這些工具假設地球磁場過去的表現與現在相似。」耶魯大學藝術與科學研究生院學生。

「我們採取了一種新方法，」皮爾斯說。 “通過以高地層分辨率（逐層）採樣古代磁性並確定這些岩石的精確年齡，我們能夠精確確定地球磁極變化的速度。”

達特茅斯學院以及瑞士和德國機構的研究人員的額外貢獻幫助建立了岩石地層學的精確時間表。他們的結果表明，劇烈的磁移發生了數千年，而不是數百萬年。

這項發現排除了先前的解釋，例如快速的構造板塊運動和“真正的極地漂移”，這需要更長的時間週期。

有序但不尋常模式的證據

除了測量磁場變化的速度之外，研究人員還發現這些變化遵循有序的模式，即使看起來不尋常。

利用這項見解，該團隊開發了一種新的統計方法來追蹤地球磁極的移動方式。兩極可能不是簡單地圍繞旋轉軸擺動，而是以某種方式移動，將它們帶到整個行星上。

這個新框架為更準確地重建埃迪卡拉世界的地理提供了一條前進的道路。

填補地球歷史上的巨大空白

「我的整個職業生涯都致力於繪製地球表面大陸、海洋和構造板塊在整個歷史上的運動圖表，」兼任耶魯大學古地磁實驗室主任的埃文斯說。

「埃迪卡拉時期尤其是實現這一長期目標的一大障礙，因為全球古地磁數據沒有多大意義，」他說。 「如果所提出的新統計方法被證明是可靠的，我們就可以彌合最古老和最年輕時期之間的差距，以產生從最古老的岩石記錄到當今數十億年的板塊構造的一致可視化。”

研究的部分資金來自美國國家科學基金會的資助。