地磁反轉，石筍也知道!
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三星石筍記錄的磁傾角變化@ Chou et al. (2018) |
在大陸華南地區發現的石筍，記錄了十萬年前當地的磁場變化，在歷時一萬六千年的紀錄中，記載了一次磁極偏移，這次的偏移在200年內就已經完成，與一般認為的磁極反轉時間短了許多。
從1970年代，開始有人以石筍做為研究古地磁材料。石筍與鐘乳石、石柱同為石灰岩洞內的景觀，石筍是溶有碳酸氫鈣的地下水，滴落到地面後，因水分蒸發、二氧化碳釋出，讓碳酸鈣再次沉澱、並往上成長為圓錐狀、類似竹筍破土而出的形態。此時，若地下水內帶有磁性礦物碎屑，就有可能在沉澱的過程中同時保留當下的磁場，再加上定年，整支石筍就是連續的古地磁紀錄，只不過，要找到一支測得到磁場的石筍並不容易。
台大地質系參與的研究團隊，在大陸華南貴州的三星石灰岩洞發現帶有磁性的標本，這支長1公尺、直徑約8公分的石筍，記錄了9~10萬年前的古地磁。在歷時一萬六千年的資料中，研究人員觀察磁傾角的變化，在與長期變化模式比較後發現，這支石筍記錄到一次快速的磁極反轉 : 約在200年內，磁極就從正向轉為反向(註一)，研究成果已發表在「美國國家科學院院刊」上。
地球的內磁場並非穩定不變的，除了有名的磁極反轉外，還有長期的變化(註二)，而當磁場短暫偏離長期變化，會被稱為磁極偏移(geomagnetic excursion) ，這個研究中觀察到的磁極轉向，就是介在兩次磁極偏移間的轉換如圖。磁極偏移在古地磁的記錄上看似磁極反轉，具有磁場強度減弱、與短暫磁極轉向或接近轉向的特徵，一般被視為失敗的磁極反轉。其實，磁極偏移與較短的磁極反轉並沒有清楚的界線，一般的磁極反轉大多需要2000~12000年的時間，因此，這段短於200年內的偏轉時間，才會格外引起研究人員的注意。
究竟如此快速的反轉時間是否為常態?磁極偏移與磁極反轉在本質上有什麼不同?磁極反轉時的地磁形態會是如何?到底什麼觸動地磁反轉?...這些問題，還需要更多的高解析的古地磁資料與強大的數值模擬來為我們解答。
[註一]與目前磁極同向為正向，相反則為反向。
[註二]地磁有兩種較明顯的長期變化 : 一為非偶極場的西移現象，非偶極場每年往西移動約0.18° ; 二為偶極磁場強度減弱，偶極磁場每百年強度平均減弱5%。
[新聞來源]
[原始論文]
