地球的宜居環(huán)境不是與生俱來的。在地球系統(tǒng)46億年的演化進程中，正是偶極磁場的出現(xiàn)改變了地球環(huán)境演化的進程，它與其他因素共同作用塑造了今天生機勃勃的地球。

同樣，地球磁場如果發(fā)生異常，也會對地球的生物圈造成巨大的沖擊，乃至毀滅。例如磁場倒轉(zhuǎn)時，地球系統(tǒng)就會失去地磁保護，進而可能造成生物大滅絕。

地球磁場異常會產(chǎn)生紅色赤道極光

通常情況下，地球磁場是穩(wěn)定的，但當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部結(jié)構(gòu)和動力學(xué)發(fā)生變化時，地球表面就會出現(xiàn)磁場異常區(qū)。當(dāng)前，全球地磁場的最顯著異常區(qū)是南大西洋異常區(qū)(South Atlantic Anomaly，SAA)。這是一個磁場強度顯著低于偶極磁場的區(qū)域，即負地磁異常區(qū)，也是目前唯一的負地磁異常區(qū)，這導(dǎo)致范艾倫輻射帶的高能粒子穿透大氣層更深。在這個區(qū)域內(nèi)，沉降的高能粒子可以在夜空中產(chǎn)生一種異于傳統(tǒng)紅色大氣氣輝的紅色赤道極光。

最近的地磁場重建模型揭示了很多關(guān)于SAA演化的細節(jié)，例如，研究可以將地表2800公里以下的液態(tài)鐵核的運動與近地空間環(huán)境動力學(xué)聯(lián)系起來。但我們一定會很好奇，地球歷史上，是不是曾經(jīng)有過其他類似SAA的低磁場區(qū)域?

時光如駒，不留痕跡。磁場也是如此，它會將自己隱藏起來，隱藏于帶有磁性的巖石里、陶瓷中，也可以隱藏于古代人類記錄中。利用古代航海數(shù)據(jù)建立的全球地磁模型曾首次展示了16—18世紀期間，西太平洋地區(qū)存在明顯的負地磁異常，即西太平洋地磁異常區(qū)(West Pacific Anomaly，WPA)。遺憾的是模型不可避免需要進行時間、空間上的平滑處理，短時間尺度上的變化信息，我們無法獲知。

古籍中現(xiàn)赤道極光記載

幸運的是，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的魏勇研究員團隊，偶然間發(fā)現(xiàn)古朝鮮的大量官方日記里竟然隱藏著地磁場的秘密。特別是在16—18世紀，古朝鮮持續(xù)、詳細地記載了君王活動、國家事務(wù)、天氣、天象等信息。在天象記錄中，有一種被頻繁記錄的夜間大氣發(fā)光現(xiàn)象——“有氣如火光”，絕大部分位于朝鮮半島南方，其肉眼可見性和動態(tài)變化性表明，“有氣如火光”是赤道極光，由朝鮮半島南方的負磁場異常引起的高能粒子沉降而產(chǎn)生。

古朝鮮記錄使用的是漢字，通過古籍中的大氣異?，F(xiàn)象，可以獲取WPA演化的線索。魏勇團隊發(fā)現(xiàn)了這條線索后，興奮不已。他們對古籍進行了系統(tǒng)的整理，共發(fā)掘出公元1012—1811年期間的2013條極光記錄，并于2020年出版了專著《古代朝鮮極光年表》。隨后，他們開展了赤道極光和地球發(fā)電機模擬的交叉研究工作，揭示出WPA百年時間尺度的震蕩特征。

研究結(jié)果首次清晰地展示了赤道極光與WPA的聯(lián)系，換句話說，地球的內(nèi)部與空間具有協(xié)同演變的緊密聯(lián)系，內(nèi)部影響空間，而空間反映內(nèi)部。這一發(fā)現(xiàn)對于理解當(dāng)今SAA的演化和地磁場的整體變化具有重要的指示作用。過去幾十年以來，SAA強度一直在持續(xù)減弱，范圍在不斷擴大，未來是否會發(fā)生下一次地磁倒轉(zhuǎn)不得而知。這一研究為今后相關(guān)區(qū)域考古磁學(xué)工作提出了新方向，也為當(dāng)今SAA區(qū)域研究提供了新思路。

未來，我們應(yīng)加強在我國南海、東南亞地區(qū)、孟加拉灣地區(qū)的考古磁學(xué)和古地磁研究，豐富和完善1800年之前的地磁記錄，為構(gòu)建準確的WPA演化模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而也為預(yù)測地球磁場的未來演變提供堅實的依據(jù)。

古代是現(xiàn)代的鑰匙，未來，我們還應(yīng)該加強從古籍文獻中發(fā)掘科學(xué)信息，為我們探知地球的過去打開一扇大門，也為我們預(yù)測地球的未來奠定可靠的基礎(chǔ)。(何 飛)

關(guān)鍵詞： 大氣發(fā)光 磁場異常 地球 地球環(huán)境演化