插圖顯示了穿過(guò)地球外核最外層的神秘波浪（紅色）（圖片來(lái)源：Planetary Visions）

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種全新的磁波，每七年就會(huì)在地球的外核中涌出一次，在此過(guò)程中會(huì)扭曲地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

研究人員寫(xiě)道，這些波——被稱(chēng)為“磁科里奧利”波，因?yàn)樗鼈冄刂厍虻男D(zhuǎn)軸移動(dòng)，根據(jù)科里奧利效應(yīng)——從東到西以高高的柱狀蠕動(dòng)，每年可以行進(jìn)高達(dá) 1,500 公里，在 3 月 21 日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一篇論文中。使用歐洲航天局 (ESA) 的一組衛(wèi)星，該團(tuán)隊(duì)將神秘的波精確定位到地球液體外核的最外層，就在該層與巖石地幔相遇的地方——大約在地球表面以下 2,900 公里處。

據(jù)研究人員稱(chēng)，這些波的存在有助于解釋行星磁場(chǎng)的神秘波動(dòng)，這種波動(dòng)是由行星外核中液態(tài)鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。過(guò)去 20 年對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行的衛(wèi)星測(cè)量表明，磁場(chǎng)強(qiáng)度每七年左右下降一次，與這些新發(fā)現(xiàn)的波的振蕩相吻合。

地球物理學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直在理論化這種波的存在，但人們認(rèn)為它們發(fā)生在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上。

與波浪相關(guān)的磁場(chǎng)變化在地球赤道附近最強(qiáng)。（圖片來(lái)源：格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)）

事情的核心

地球的外核是一個(gè)不斷攪拌和晃動(dòng)的鐵水球。這種旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電流體的流動(dòng)被認(rèn)為是地球磁屏蔽的來(lái)源，它環(huán)繞地球并延伸數(shù)十萬(wàn)英里進(jìn)入太空，保護(hù)地球免受有害輻射。

在短期和長(zhǎng)期時(shí)間尺度上，地球的磁場(chǎng)總是在變化。長(zhǎng)期來(lái)看，磁場(chǎng)幾百年來(lái)一直在逐漸減弱。地面和衛(wèi)星儀器最近進(jìn)行的測(cè)量也顯示了磁場(chǎng)強(qiáng)度和形狀的規(guī)律變化，這種變化每隔幾年就會(huì)發(fā)生一次。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為，磁場(chǎng)強(qiáng)度的這些短期變化受到行星外核活動(dòng)的影響。這項(xiàng)新研究可能會(huì)提供長(zhǎng)期尋求的證據(jù)。

該研究的作者查看了 20 多年的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由 ESA 的 Swarm 衛(wèi)星任務(wù)在 1999 年至 2021 年間收集。Swarm 是一個(gè)由三顆相同衛(wèi)星組成的艦隊(duì)，用于測(cè)量來(lái)自地球核心、地殼、海洋和大氣的磁信號(hào)。該團(tuán)隊(duì)將這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)與地面?zhèn)鞲衅鳙@取的早期磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果相結(jié)合，然后使用計(jì)算機(jī)模型來(lái)模擬地球發(fā)電機(jī)或地球外核中流體的對(duì)流流動(dòng)。

通過(guò)這些綜合測(cè)量，該團(tuán)隊(duì)首次確定了行星核心中存在磁科里奧利波。

這些波的來(lái)源目前仍然是個(gè)謎，但它們可能源于“地球[外]核心深處的干擾。

這些波也很可能不是唯一穿過(guò)核幔邊界的波。雖然 Magneto-Coriolis 波解釋了 Swarm 和其他傳感器觀察到的一些七年磁場(chǎng)波動(dòng)，但其他尚未發(fā)現(xiàn)的具有更長(zhǎng)周期的波可以解釋更長(zhǎng)時(shí)間尺度上的磁場(chǎng)變化。為了發(fā)現(xiàn)這樣的波，研究人員只需要關(guān)注核心。