在的地球上空有一個隱形的“保護罩”，它就是地球磁場，是由地心深處的熔融鐵核轉動產生的巨大能量場。它像一個無形的護盾，為我們擋住了來自宇宙的有害射線，守護著地球上的生命。

地球磁場可以部分保護地球 免受來自太陽的有害帶電粒子的傷害 如同隱形的保護罩 圖片來源：NASA

50多年前，科學家就發(fā)現并確認地球磁場存在一個巨大的薄弱區(qū)域，如同地球磁場中的一個“大坑”，但在最近的觀測顯示，這個“大坑”范圍還在不斷擴大。

地球磁場的“大坑”到底是什么？

地球磁場上的這一薄弱區(qū)域，比世界其他地區(qū)弱了30%~50%，弱化的速度也比其他地區(qū)快了10倍，因此被科學家們稱為“南大西洋異常區(qū)”（South Atlantic Anomaly）。

美國國家航空航天局（NASA）繪制的異?，F象地圖 圖片來源：NASA

它的具體位置在哪呢？其中心在南美洲與非洲之間的大西洋，范圍涵蓋了南美洲西南、非洲南端以及兩者之間的大西洋南部。

歐洲航天局（ESA）的“蜂群”（Swarm）衛(wèi)星星座一直在密切監(jiān)視著它。最新的數據顯示，自2014年以來，這個“大坑”的面積已經擴大了約半個歐洲大陸的大小，同時其磁場強度也在持續(xù)減弱。

這就好比是保護地球的“金鐘罩鐵布衫”上，突然有了一塊軟肋，而且這塊軟肋還越來越大。

那我們需要為此擔心嗎

首先，請放心，南大西洋地磁異常區(qū)域不會對地表上的生命構成直接威脅。南大西洋地磁異常區(qū)域至少在20世紀60年代就已被發(fā)現，它在被人類察覺之前，就已默默存在很多年。目前沒有任何證據或者可靠的理論表明它會對地球表面的人類生活產生影響。

但是，對于高度依賴科技的現代文明來說，它的影響不容小覷，研究這些磁場異常還有其他意義。

首先是對人造衛(wèi)星的影響，當衛(wèi)星飛越這個區(qū)域時，由于磁場保護減弱，它們更容易受到高能宇宙粒子的沖擊，可能導致“電荷積聚”，就像被靜電“電擊”一樣，從而引發(fā)故障甚至失靈。一些依賴地磁場進行定位的導航系統，可能會在這里出現偏差。

對宇航員造成的風險也不可忽視?？臻g站和宇航員在經過這里時，會暴露在更高劑量的輻射之下，增加了健康風險。

簡單來說，這個“大坑”就像是地球開在太空中的一個“百慕大三角”，讓所有從上空經過的“高科技”都得捏一把汗。而了解磁場的變化可以揭示地球深處正在發(fā)生的事情，進而可能幫助科學家建立更好的預測模型來緩解這些問題。

地球磁場的簡易模型。（ 圖片來源：NASA）

凹陷怎么產生的？

要回答這個問題，我們得潛入地心，簡單了解一下地球磁場。

目前，科學家認為地球磁場起源于地核液態(tài)鐵的流動，這種流動由地球自轉、熱對流和科里奧利力共同驅動，形成類似"發(fā)電機"的機制。液態(tài)外核的流動切割地核磁場線，產生感應電流，進而形成自維持的磁場。 ?

正常情況下，地球磁場像一塊巨大的條形磁鐵，磁場線在南半球應該從地核中“冒出來”。然而科學家通過“蜂群”衛(wèi)星的數據發(fā)現，在南大西洋異常區(qū)下方的地核，行為非?！霸幃悺?。在這個異常區(qū)域，磁場線卻詭異地“鉆了回去”！

這是一種“磁通量反轉”現象?？茖W家推測，這可能與該區(qū)域下方地核外側，一個被稱為“非洲大型低剪切波速省”的巨大、神秘的超熱物質團有關。

你可以想象，這個巨大的熱物質團就像一塊大石頭，擾亂了地核內部液態(tài)鐵的正常流動，從而在它上方的磁場中制造出了這個“凹陷”。

2014年（上）和2025年（下）異常的大小和強度 圖片來源：歐洲航天局

我們正見證地球的動態(tài)變化

“蜂群”衛(wèi)星的持續(xù)監(jiān)測，讓我們以前所未有的精度，看到了地球內部的動態(tài)變化。我們發(fā)現，地球的磁場遠非一成不變，它在以“年”為單位的時間尺度上發(fā)生著復雜的變化。

除了南大西洋異常區(qū)的擴大，科學家還觀察到加拿大上空的磁場在輕微減弱，而西伯利亞上空則在增強。

這一切都表明，我們的腳下的地球，是一個充滿活力的、不斷演變的行星。幸運的是，現在科學家可以通過“蜂群”衛(wèi)星這樣的天眼在太空中時刻監(jiān)視著它。通過深入了解這些變化，科學家們可以建立更精準的預測模型，更好地應對未來的挑戰(zhàn)，保護人造衛(wèi)星和宇航員的安全。

目前，相關研究成果已經發(fā)表于《地球與行星內部物理學》（Physics of the Earth and Planetary Interiors）期刊上。

作者：劉允

審核專家：劉勇 中國科學院國家空間科學中心研究員、中國航天科普大使