【化石网 \ 洪河】我们生活在一个具有磁场的星球上。地球本身就是一个巨大的磁场，磁力是一种最强大、最基本的力量，它和我们的生活密切相关。也许，正是因为有了强大的磁场，地球才变得生机勃勃，欣欣向荣。
人类对地球磁场最常见，最古老的利用就是利用罗盘来指示方向。许多动物在利用地球磁场方面比人类要聪明得多，科学研究表明，许多种生物，如鸽子、龙虾以及某些细菌等，体内都含有用于判别方向的永磁体，这些磁体保证了这些生物永远都不会迷失方向。
地球磁场更重要的作用在于它时刻保护着地球生物免受宇宙射线的伤害。地球生物的能量主要来自太阳，太阳这颗庞大的恒星是一座巨大的核反应场，释放出巨大的放射性热能以及强大的带有电荷的粒子流。这些粒子如果到达地面，就会对生于斯长于斯的地球生物造成致命的伤害，破坏它们的繁衍。例如，它能使人类换上皮肤癌、白内障等疾病。地球的磁力线以能量波的形式从地心经过南极，行经数十万公里，进入太空，再由北极返回地球，最后回到地核内部，整个磁场像一把巨大的伞，阻挡着太阳向地球的辐射，这道无形屏障迫使放射性的粒子远离地球。然而在两极地区，磁力线是垂直进出的，磁场的屏障作用很弱，宇宙射线会轻松的进入大气层。当带电粒子击中大气时，会使空气发生离子化，形成了等离子体（一种电子被剥离原子核的过热气体），薄薄的等离子体在空气中形成了漂亮的波动光线，这就是极地地区常见的极光现象。
地球的磁场是如何产生的呢？这要从地球的结构说起。地球是由不同的层状结构组成，最外面是地壳，它是相对较薄的岩层，厚度大约几十公里。地壳以下是厚厚的地幔，它在地球内部的体积最大，厚度大约3000公里，由似油状（有点像糖浆）的岩石构成。地球最中心是地核，其体积和月球差不多。地核又可分为两个部分，即液态的外地核以及固态的内地核。在地球的最核心部分是地球的核动力工厂，那里发生着剧烈的化学反应，所产生的能量用于驱动外地核中数以兆吨计的液态的铁与镍不断循环流动，这些导电物质按照一定的规律运动，由于电磁感应而产生了地球的磁场。或许正是因为磁场源于地核处的液态金属球，导致了地球的磁场并不稳定，它总是在发生着各种或大或小的变化。
我们知道，地磁的南北极和地理上的南北极并不是完全重合的，它们之间的夹角被称为磁偏角。磁偏角随时间和地点的不同而不同，这实际上是地球磁场变化的一种反映。300年以来人类绘制的航海地图资料上清晰地记录了磁偏角的变化情况，这些航海资料成为了用来研究地球磁场变化的极好材料。科学研究发现，地球的磁性正在显著变弱，自17世纪以来，地球磁场的强度减弱了大约15％。磁场力量减弱后，高空飞行的客机以及轨道上的太空人额就开始暴露在较高剂量的太空辐射下。
另外，科学家还从火山熔岩中发现了地球磁场变化的现象。火山喷发时会将火山熔岩带到地表，这其中包括了大量含有铁磁体（铁或镍的氧化物）的矿物，当铁磁体被加热到一定温度时候，就会完全丧失磁性。例如，铁加热到760℃时会失去它的磁性，而镍在加热到356℃时也会失去磁性，这个相应的温度值就是所谓的居里温度，是由居里夫人在1895年率先发现的。高温的火山熔岩喷出地表（或海底）后便开始冷却固化，越过居里温度时，铁磁体矿物便在地磁场的作用下重新获得磁性，硬化了的熔岩也因此把地球磁场的强度与方向记录了下来。因此，每一股熔岩流都指示了火山喷发时刻地球的磁场情况。研究人员在识别火山岩中的磁性记录时发现，磁极在有的地质时期是倒转的，即与今天南北极分布正好相反，甚至在漫长的地质历史时期，磁极的倒转还周期性地频繁发生着。
图：大洋中脊两侧对称分布的磁性异常条带为海底扩张和板块构造理论提供了佐证
类似的现象在海底也可以观察到，大洋中脊是板块不断增生的部分，在大洋中脊处，炙热的熔岩不断踊向地壳表层，将较老的熔岩对称地推向两侧。通过磁力仪可以发现，大洋中脊两侧对阵分布着磁性异常的熔岩条带，这些条带记录了地质历史中频繁发生的磁极倒转现象，也论证了地质学中的重要理论，即海底扩张和板块构造理论。
利用火山熔岩的资料，人们绘制了地球在地质时期磁极倒转的情况。在图中，用黑色表示和今天地球磁极一致的“正向磁性”，白色表示与此相反的“反向磁性”。这些黑白线条构成了地球独特的“条形码”，形象地表示了磁极在地质历史时期中的频繁交替。
图：通过火山熔岩识别出地球的“条形码”
地球在形成以后，磁场曾经历过数千次的倒转，最近一次磁极倒转发生在约70万年以前。今天的地球随时都面临着下一次的磁极倒转，只是没有人知道会在什么时候发生。
磁极倒转会发生什么现象呢？地球磁极倒转时，磁力圈会削弱或完全中断，那时，宇宙射线会不受任何拦阻，大量进入大气层，地球会随意在各地产生多处极区，东西南北各方都有可能，到了夜晚，各处都可以看到极光现象。对生物来说，宇宙射线会破坏生物的遗传型，威胁生物多样性。另外，地质学的研究还发现，最近250万年以来，地球磁极的倒转往往伴随着某些单细胞生物（如有孔虫）的绝灭，很难认为这仅仅是一种巧合现象。磁极的倒转是瞬间发生的，也许对于地球上的生命将是一场巨大的浩劫。
逐渐变弱的地球磁场是否会在下一次的磁极倒转中重新变得强大起来呢？答案或许是令人沮丧的。地球最中心是固态的内地核，内地核的体积会随着地球的逐渐冷却而增大，并逐渐将液态的外地核凝固起来。实际上，地球自形成以来，本身的温度一直在降低，终有一天，地核会完全凝固成为固体，那时候，地球的磁场就消失了。没有了磁场的地球会是怎样的呢？看看太阳系中的我们的红色近邻——火星，或许对我们有一定的启示。
目前人类已经对火星进行了多次成功的探测，火星探测器具有磁力检测装置，人们发现，火星地核并没有发射出任何磁场。只是在火星地壳的某些区域检测到了强烈的磁性，这些磁性来自于局部的火星岩石。这表明，当具磁性的岩石形成时，火星是有磁场的，火星曾经和地球一样，拥有磁场和液态的核心，只是它的磁场消失了。研究人员推测，火星的内核一定是在某个时刻发生了硬化，从此以后就再也不能产生磁场了。
火星现在的模样，或许昭示着地球的未来。我们今天所赖以生存的磁性星球，在遥远的某一天也会变得像现在的火星一样——荒凉，而且毫无生机。【洪河】
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