科学家发现席卷地球外核的新类型磁波

虽然火山爆发和地震立即提醒人们，地球的内部并不平静，但在我们脚下的深处还有其他更难以捉摸的动态过程在发生。通过利用来自ESA Swarm卫星任务的信息，科学家们发现了一种全新的磁波，它每七年一次横扫地球外核的最外层部分。

日前在ESA的Living Palnet Symposium研讨会上提出的这一发现为一个我们永远无法看到的世界打开了一扇新的窗口。

地球的磁场就像一个巨大的气泡，其保护我们免受宇宙辐射和带电粒子的冲击，这些带电粒子是由逃避太阳引力并在太阳系中流动的强风携带的。没有我们的磁场，我们所知的生命也就不可能存在。

了解我们的磁场到底是如何产生的、在哪里产生的、为什么它不断波动、它如何与太阳风相互作用以及为什么它目前正在减弱不仅具有学术意义而且对社会也有好处。如太阳风暴会破坏通信网络和导航系统以及卫星，因此虽然我们对磁场的变化无能为力，但了解这种无形的力量有助于我们做好准备。

据了解，大部分的磁场是由我们脚下3000公里的过热、旋转的液态铁海洋产生，其构成了地球的外核。就像自行车发电机中的旋转导体一样，它产生了电流和持续变化的电磁场。

ESA的Swarm任务由三颗相同的卫星组成，其测量这些来自地球核心的磁信号及来自地壳、海洋、电离层和磁层的其他信号。

自从三颗Swarm卫星在2013年发射以来，科学家们一直在分析它们的数据以获得对许多地球自然过程的新认识，从空间天气到地球暴风雨心脏的物理和动力学。

从太空测量我们的磁场是探测地球核心深处的唯一真正方法。地震学和矿物物理学提供了关于地核物质属性的信息，但它们并没有对液态外核的动力生成运动提供任何启示。

不过现在，通过利用来自Swarm任务的数据，科学家们已经发现了一个隐藏的秘密。

发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一篇论文描述了一个科学家小组如何探测到一种新型的磁波，这种磁波横扫地球外核的“表面”--即地核跟地幔的交汇处。这种神秘的波每七年振荡一次，并以每年高达1500公里的速度向西传播。

来自格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Nicolas Gillet是该论文的第一作者，他指出：“地球物理学家长期以来一直对这种波的存在进行理论研究，但他们被认为发生的时间尺度比我们的研究表明的要长得多。基于地球表面的仪器对磁场的测量表明存在某种波的作用，但我们需要来自太空的测量所提供的全球覆盖来揭示实际发生的情况。我们将来自Swarm的卫星测量及来自早期德国Champ任务和丹麦Ørsted任务的测量跟地球动力的计算机模型相结合，以此来解释地面数据所显示的情况--由此带来了我们的发现。”

由于地球的旋转，这些波沿着旋转轴成列排列。跟这些波相关的运动和磁场变化在核心的赤道地区附近最为强烈。

虽然研究显示磁-科里奥利波接近七年期，然而是否存在这种会在不同时期振荡的波的问题仍存在。

Gillet博士补充道：“磁波很可能是由地球流体核心深处的干扰引发的，这可能跟浮力羽流有关。每种波都由其周期和典型的长度尺度规定，而周期取决于起作用的力量的特点。对于磁-科里奥利波来说，周期表明了地心内磁场的强度。我们的研究表明，其他这样的波可能存在，并且可能具有更长的周期--但它们的发现依赖于更多的研究。”

ESA的Swarm任务科学家Ilias Daras则表示：“目前的这项研究肯定会改善地球外核内磁场的科学模型。它还可能使我们对地幔最下层的导电性以及地球的热历史拥有新的认识。”