雖然火山爆發(fā)和地震立即提醒人們，地球的內(nèi)部并不平靜，但在我們腳下的深處還有其他更難以捉摸的動態(tài)過程在發(fā)生。通過利用來自ESA Swarm衛(wèi)星任務(wù)的信息，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種全新的磁波，它每七年一次橫掃地球外核的最外層部分。

日前在ESA的Living Palnet Symposium研討會上提出的這一發(fā)現(xiàn)為一個我們永遠無法看到的世界打開了一扇新的窗口。

地球的磁場就像一個巨大的氣泡，其保護我們免受宇宙輻射和帶電粒子的沖擊，這些帶電粒子是由逃避太陽引力并在太陽系中流動的強風(fēng)攜帶的。沒有我們的磁場，我們所知的生命也就不可能存在。

了解我們的磁場到底是如何產(chǎn)生的、在哪里產(chǎn)生的、為什么它不斷波動、它如何與太陽風(fēng)相互作用以及為什么它目前正在減弱不僅具有學(xué)術(shù)意義而且對社會也有好處。如太陽風(fēng)暴會破壞通信網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)航系統(tǒng)以及衛(wèi)星，因此雖然我們對磁場的變化無能為力，但了解這種無形的力量有助于我們做好準(zhǔn)備。

據(jù)了解，大部分的磁場是由我們腳下3000公里的過熱、旋轉(zhuǎn)的液態(tài)鐵海洋產(chǎn)生，其構(gòu)成了地球的外核。就像自行車發(fā)電機中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體一樣，它產(chǎn)生了電流和持續(xù)變化的電磁場。

ESA的Swarm任務(wù)由三顆相同的衛(wèi)星組成，其測量這些來自地球核心的磁信號及來自地殼、海洋、電離層和磁層的其他信號。

自從三顆Swarm衛(wèi)星在2013年發(fā)射以來，科學(xué)家們一直在分析它們的數(shù)據(jù)以獲得對許多地球自然過程的新認(rèn)識，從空間天氣到地球暴風(fēng)雨心臟的物理和動力學(xué)。

從太空測量我們的磁場是探測地球核心深處的唯一真正方法。地震學(xué)和礦物物理學(xué)提供了關(guān)于地核物質(zhì)屬性的信息，但它們并沒有對液態(tài)外核的動力生成運動提供任何啟示。

不過現(xiàn)在，通過利用來自Swarm任務(wù)的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個隱藏的秘密。

發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一篇論文描述了一個科學(xué)家小組如何探測到一種新型的磁波，這種磁波橫掃地球外核的“表面”–即地核跟地幔的交匯處。這種神秘的波每七年振蕩一次，并以每年高達1500公里的速度向西傳播。

來自格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的Nicolas Gillet是該論文的第一作者，他指出：“地球物理學(xué)家長期以來一直對這種波的存在進行理論研究，但他們被認(rèn)為發(fā)生的時間尺度比我們的研究表明的要長得多?；诘厍虮砻娴膬x器對磁場的測量表明存在某種波的作用，但我們需要來自太空的測量所提供的全球覆蓋來揭示實際發(fā)生的情況。我們將來自Swarm的衛(wèi)星測量及來自早期德國Champ任務(wù)和丹麥?rsted任務(wù)的測量跟地球動力的計算機模型相結(jié)合，以此來解釋地面數(shù)據(jù)所顯示的情況–由此帶來了我們的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

由于地球的旋轉(zhuǎn)，這些波沿著旋轉(zhuǎn)軸成列排列。跟這些波相關(guān)的運動和磁場變化在核心的赤道地區(qū)附近最為強烈。

雖然研究顯示磁-科里奧利波接近七年期，然而是否存在這種會在不同時期振蕩的波的問題仍存在。

Gillet博士補充道：“磁波很可能是由地球流體核心深處的干擾引發(fā)的，這可能跟浮力羽流有關(guān)。每種波都由其周期和典型的長度尺度規(guī)定，而周期取決于起作用的力量的特點。對于磁-科里奧利波來說，周期表明了地心內(nèi)磁場的強度。我們的研究表明，其他這樣的波可能存在，并且可能具有更長的周期–但它們的發(fā)現(xiàn)依賴于更多的研究?！?/p>

ESA的Swarm任務(wù)科學(xué)家Ilias Daras則表示：“目前的這項研究肯定會改善地球外核內(nèi)磁場的科學(xué)模型。它還可能使我們對地幔最下層的導(dǎo)電性以及地球的熱歷史擁有新的認(rèn)識。”