神秘“磁场空洞”扩张至近半个欧洲大 地核深处正在发生什么？

长期轨道观测显示，地球磁场正在以比预期更快且更不均匀的方式发生变化，其背后驱动力来自地核深处高度动态的熔融铁流动。 欧洲航天局（ESA）“Swarm”磁场探测星座最新结果指出，自2014年以来，位于南大西洋上空的地磁弱区——“南大西洋异常区”（South Atlantic Anomaly）面积持续膨胀，如今新增区域已接近欧洲大陆面积的一半。

地球磁场是维护生命环境的关键屏障，可抵御来自太阳的高能带电粒子与宇宙射线，任何区域性的明显减弱都将直接影响空间技术安全。 最新研究显示，自2020年起，南大西洋异常区在非洲西南方大西洋一带出现更剧烈的减弱趋势，使该地区成为卫星任务的高风险走廊。 穿越这一弱区的卫星更易遭受辐射冲击，引发仪器故障、元器件损伤甚至短暂“失明”，迫使运营方必须在轨道规划、姿态控制和数据管理上采用更为保守的策略。

产生这一异常现象的根源，指向地核与地幔交界面上复杂的磁结构，被称为“反向磁通斑块”（reverse flux patches）。 研究负责人、丹麦技术大学地磁学教授Chris Finlay指出：在正常情况下，南半球地磁力线应自地核向外发出，但在南大西洋异常区下方，却观测到磁力线反向“钻回”地核的异常区域。 借助Swarm高精度数据，科学家首次清晰追踪到其中一个反向磁通斑块正沿非洲下方向西漂移，直接驱动该区域磁场持续削弱。

Swarm作为ESA“FutureEO”地球观测计划下的“地球探路者”任务之一，由三颗几乎完全相同的卫星组成，可同时精细测量来自地核、地幔、地壳、海洋以及电离层和磁层的多源磁信号。 自2013年11月发射以来，Swarm已经连续运行超过11年，构建了迄今时间跨度最长、精度最高的一套空间磁场观测记录，为全球导航模型、空间天气预警以及深部地球动力学研究提供了关键数据基础。

发表在《Physics of the Earth and Planetary Interiors》的最新成果显示，2014—2025年间南大西洋异常区持续扩张，并呈现出向非洲方向“加速减弱”、向南美方向相对“温和演化”的空间差异。 这一“非对称”演化模式意味着，传统将异常区视为单一整体的简化描述已经不再适用，未来磁场预测模型需要引入更精细的区域化参数。

Swarm数据还揭示了一个宏观层面的地磁“重心转移”：在南半球存在一个磁场强度高点，而在北半球则有两个，一个位于加拿大上空，另一个位于西伯利亚上空。 自Swarm在轨运行以来，加拿大上空的强磁场区持续减弱、面积缩水约占地球表面积的0.65%，接近印度国土大小；而西伯利亚强磁场区则逆势增强，面积扩展了约0.42%，相当于一个格陵兰。

这一南弱北迁的格局，被认为与近年“北磁极加速向西伯利亚漂移”的现象密切相关，对全球导航与定位系统的坐标基准提出新挑战。 从航空航海到智能手机导航，所有依赖地磁模型的系统，都必须更频繁地更新磁场参考参数，以应对这一“强场双极之间的拉锯战”。

ESA表示，当前三颗Swarm卫星状态良好，任务团队计划将观测时间线进一步延长至2030年以后，尤其是利用下一次太阳活动极小期的“低噪声窗口”深入刻画地核磁场演化细节。 随着时间序列拉长，科学家有望更准确地回答一个备受关注的问题：南大西洋异常区究竟只是短期波动叠加的产物，还是正在酝酿更大尺度地磁重构的前奏。

编译自/scitechdaily