地球磁场出现巨大“漏洞”，面积已缩小至欧洲的一半

地球磁场在维持地球宜居性方面发挥着关键作用。它像一道保护屏障，为我们阻挡来自宇宙的有害辐射和太阳喷射的带电粒子。

地球磁场的产生机制
地球磁场产生于地球深部。在地表以下约3000公里处，外核是一片广阔的、翻腾的液态铁“海洋”。这种导电物质的运动产生电流，而这些电流又形成了环绕地球、不断变化的电磁场。尽管可以粗略地将其比作自行车发电机中旋转导体的运动，但驱动磁场的实际过程要复杂得多。

Swarm任务
Swarm是欧洲航天局（ESA）地球观测FutureEO计划下开展的地球探测任务。它由三颗相同的卫星组成，用于测量源自地核、地幔、地壳和海洋的磁信号，以及电离层和磁层的贡献。这些详细观测帮助科学家区分不同的磁源，更好地理解为何某些区域磁场减弱而另一些区域增强。

南大西洋异常区的重要性
南大西洋异常区于19世纪在南美洲东南部首次被发现。如今，由于其对太空安全的影响，它受到密切监测。卫星经过该区域时会暴露在更高水平的辐射中，增加了技术故障、硬件损坏甚至暂时中断的风险。发表在《地球与行星内部物理学》上的新研究结果显示，2014年至2025年间，该异常区持续扩大。然而，自2020年起，非洲西南部的大西洋区域经历了更为快速的磁场弱化。丹麦技术大学地磁学教授、主要作者克里斯·芬利表示：“南大西洋异常区并非单一区块，它在非洲方向和南美洲附近的变化不同。该区域正在发生一些特殊情况，导致磁场以更强烈的方式减弱。”

反向通量斑块与地核动态
科学家将这种异常行为与地球液态外核和固态地幔边界处的磁场模式联系起来。这些被称为“反向通量斑块”的特征，代表了磁场表现异常的区域。芬利教授解释道：“通常，我们预期在南半球看到磁场线从地核向外穿出。但在南大西洋异常区下方，我们看到了意想不到的区域——磁场不是从地核向外穿出，而是反向回到地核。借助Swarm的数据，我们能看到其中一个这样的区域正在向西移动并覆盖非洲，这导致了该区域南大西洋异常区的磁场弱化。”

Swarm创造新的磁场记录
最新的磁场模型标志着Swarm任务的一个重要里程碑。该任务现在拥有基于太空的最长连续地球磁场记录。作为第四项地球探测任务，Swarm卫星于2013年11月22日发射，旨在测试先进的地球观测技术。它们已超出计划寿命，成为维持长期磁场记录、支持业务服务和指导未来卫星任务的关键。Swarm的测量数据是全球磁场模型的基础，这些模型用于导航、跟踪空间天气危害，以及研究从地球深部到高层大气的地球系统。

西伯利亚磁场强度增强
新结果还凸显了地球磁场的真正动态性。在南半球，有一个磁场特别强的区域；在北半球，则有两个这样的区域，一个靠近加拿大，另一个在西伯利亚上空。“当试图理解地球磁场时，重要的是要记住它不只是一个简单的偶极子，像条形磁铁那样。只有通过Swarm这样的卫星，我们才能完整绘制其结构并观察其变化，”芬利教授说。自Swarm开始运行以来，西伯利亚上空的磁场强度有所增强，而加拿大上空的磁场则有所减弱。加拿大上空的强磁场区域缩小了地球表面积的0.65%，大致相当于印度的面积；相比之下，西伯利亚强磁场区域扩大了地球表面积的0.42%，相当于格陵兰岛的面积。这些变化是由地球动荡地核中的复杂活动驱动的，并且与近年来北磁极逐渐向西伯利亚移动有关。这种持续的移动影响着依赖这些强磁场区域平衡的导航系统。
欧洲航天局Swarm任务经理安雅·斯特罗姆说：“多亏了Swarm的延长时间序列，我们得以看到动态地球的全貌。卫星都很健康，提供的数据也很出色，因此我们有望将这一记录延长到2030年以后，届时太阳活动极小期将让我们对地球有更多前所未有的了解。”