在美國好萊塢科幻災難影片中,有一部災難片假想地球磁場崩潰後的場景。而真實的地球曆史上,確實多次出現磁場減弱甚至磁場發生倒轉的現象。在過去的1.6億年中,地球的磁場經常發生倒轉,地磁南極變成地磁北極、地磁北極變為地磁南極的事件頻繁發生。

地球磁場逆轉是全球科技界共同關注的重大課題,那麽,地球磁場為什麽會倒轉呢?

為了解釋地球磁場為什麽會倒轉,美國科學家提出了一個假說,這個假說認為,地球磁場倒轉是地核與地幔邊界處的物質的“大雪崩”造成的。

地球的地核分成內地核和外地核兩部分,內地核是固態的鐵芯,如月球般大小;外地核則是液態的鐵,如火星般大小。地核之上的地幔層由密度很大的岩石組成,它和固態的鐵芯把液態的外地核夾在中間。在液態的外地核與岩石質的地幔之間是不規則的邊界麵,也有地形的起伏,這和地球表麵起伏不定的地貌類似。

多數地質學家認為,地球的磁場產生於外地核液態鐵的對流,液態的鐵流動起來,相當於電流的性質,而電流能夠產生磁場,外地核的物質對流可能是由於鐵在內地核表麵結晶所導致的。地下.5000千米深的地方,是內地核與外地核的交界處,在這裏,外地核液態的鐵時時結晶為固態。在這個過程中,液態鐵裏含有的一些密度輕的成分,比如氧、硫和矽,被釋放並上升到距離地麵2900千米深的核幔邊界處。核幔邊界處的溫度比內地核表麵低1000℃左右,因此那些輕的成分在核幔邊界冷卻,並濃縮成泥濘的沉積物。每100萬年大概會堆積出幾十米厚的沉積層,這些沉積物向上“落”在地幔下表麵不平坦的地形上。由於核幔邊界的地形起伏不定,有的地方比較陡峭,沉積物甚至會沿著斜坡滑動。

在輕密度沉積物上升的過程中,沿途會使外地核的液態鐵向內地核的方向流動,碰到堅固的內核後,液態鐵流又會返回。科學家猜測,鐵流的往返運動使地球出現了磁場,在正常時期,磁場是穩定的。

沉積物的積累和滑落過程每時每刻都在發生,液態鐵流的往返運動同樣也是每時每刻都在發生,但是地球磁場的倒轉卻並不是那麽頻繁的。因此,地下鐵流和沉積物正常的上升和下落並不會強烈地改變地球磁場,隻有那些劇烈的地下物質“大雪崩”,才會使地下發生翻天覆地的變化,導致地球磁場發生混亂,甚至出現磁場的倒轉。上湧的物質流還會加熱地核之上的地幔,讓一些岩漿奔湧到達地球表麵,形成大麵積的火山岩。

科學家認為,小行星撞擊地球是地磁倒轉的根本原因。

小行星撞擊地球會帶來生物大災難。人們發現,伴隨著小行星的撞擊,地下岩漿會噴湧出來,形成麵積廣大的玄武岩。撞擊是如何使地下物質以岩漿的形式噴出,形成玄武岩覆蓋地球表麵的呢?科學家認為,小行星或彗星撞擊地球後,核幔邊界處的沉積物被震**,熱的鐵流會在某些薄弱處與地幔接觸,迅速加熱地幔物質,產生的岩漿上升到地殼的縫隙處,噴湧上來形成大麵積的玄武岩。小行星或彗星傾斜地撞擊到地球上,使地球磁場在幾千年中崩潰,撞擊甚至造成了地下物質上百萬年的震**,導致地球磁場緩慢地重建,地球磁極再次形成,發生了倒轉。

有些學者質疑,引起恐龍滅絕的星體撞擊事件確實曾伴隨著印度德幹高原的大麵積的玄武岩的出現,但是當時卻並沒有發生地磁的倒轉,這又該如何解釋呢?

科學家認為,原因很簡單,6500萬年前的那次撞擊是一次直立撞擊。

造成恐龍絕滅的那顆星體撞到了中美洲尤卡坦半島上,形成了一個大型的撞擊坑。地質研究顯示,尤卡坦半島的大型撞擊坑確實是直立撞擊的產物。直立撞擊不會在地幔和地核邊界產生水平方向的分力,因此無法造成沉積物大雪崩,也就不會出現地磁倒轉。而傾斜撞擊則不同,一次大的傾斜撞擊將強烈地影響核幔邊界的沉積物狀態,引發地磁倒轉。

在地球磁場倒轉的曆史記錄中,有一個被稱為“漫長沉寂”的時期,這個時期從距今1.2億年開始,持續了3500萬年,一次地磁倒轉也沒有發生過。在這個時期結束後,地磁倒轉再次出現,而且又開始頻繁發生,就像正常的時候一樣。對這個反常的現象在提出“假說”以前無法作出合理的解釋。

漫長沉寂說明地下沉積物不發生大雪崩,表明此前必定有一次劇烈的撞擊“消耗”了大量的沉積物。在沉積物大雪崩導致地磁倒轉後,由於沉積物的積累需要一定的時間,沒有聚集足夠的沉積物,即使發生星體撞擊地球的事件,也不可能再次引發大雪崩,所以導致長時間根本沒有地磁倒轉的情況。因此,在漫長正常時期開始前,應該有一次劇烈的撞擊事件,而且伴隨著撞擊事件,應該有岩漿湧出,形成大麵積的玄武岩。

地球磁場為什麽會倒轉呢?直到今天,科學家們還沒有定論。