雖然火山爆發(fā)和地震立即提醒人們，地球的內部并不平靜，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)星任務的信息，科學家們發(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生的、在哪里產生的、為什么它不斷波動、它如何與太陽風相互作用以及為什么它目前正在減弱不僅具有學術意義而且對社會也有好處。如太陽風暴會破壞通信網絡和導航系統(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備。

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

ESA的Swarm任務由三顆相同的衛(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，科學家們一直在分析它們的數(shù)據以獲得對許多地球自然過程的新認識，從空間天氣到地球暴風雨心臟的物理和動力學。

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。地震學和礦物物理學提供了關于地核物質屬性的信息，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任務的數(shù)據，科學家們已經發(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的Nicolas Gillet是該論文的第一作者，他指出：“地球物理學家長期以來一直對這種波的存在進行理論研究，但他們被認為發(fā)生的時間尺度比我們的研究表明的要長得多。基于地球表面的儀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任務和丹麥?rsted任務的測量跟地球動力的計算機模型相結合，以此來解釋地面數(shù)據所顯示的情況–由此帶來了我們的發(fā)現(xiàn)。”

由于地球的旋轉，這些波沿著旋轉軸成列排列。跟這些波相關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。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。”

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