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为探究 41000 年前拉斯尚磁漂移（Laschamps excursion）对地球磁层系统、极光区域的影响及与人类发展的关联，研究人员开展了相关研究。结果发现此次漂移使磁层收缩、极光区域扩张和漂移。这对理解地球环境演变和人类发展意义重大。
在浩瀚的宇宙中，地球就像一艘孤独的航船，其磁场如同坚固的护盾，抵御着太阳风等宇宙 “风暴” 的侵袭。地球磁场不仅保护着大气层，维持着地球的宜居环境，还对地球上的生命演化和现代科技发展起着至关重要的作用。然而，地球磁场并非一成不变，在漫长的地质历史中，它经历了诸多变化，其中一些变化对地球的生态系统和生命形式产生了深远影响。
拉斯尚磁漂移（Laschamps excursion）是约 41000 年前发生的一次显著地磁变化事件。在这次事件中，地球磁场强度大幅减弱，降至现代值的约 10%，磁极也发生了偏移。此前，虽然人们知道这次事件对地球磁场有重大影响，但对于它如何具体影响地球的磁层系统（magnetospheric system）、极光区域，以及与人类发展之间的潜在联系，了解十分有限。部分研究基于简化模型，缺乏全球尺度空间等离子体环境的全面重建，难以准确评估其影响。因此，为了深入探究这些未知领域，填补知识空白，研究人员开展了此项研究。
研究人员利用先进的数值模拟技术，对拉斯尚磁漂移期间的地球空间环境进行了三维重建和分析。研究得出以下重要结论：
- 地磁变化特征：拉斯尚磁漂移持续约 1800 年，可分为三个阶段：前拉斯尚期、漂移期和后拉斯尚期。在漂移期，轴向偶极场大幅减弱，接近零值甚至短暂反转极性，全球磁场强度骤降，非偶极场相对稳定。之后轴向偶极场虽逐渐恢复，但未达到前拉斯尚期水平。
- 磁层系统响应：地磁变化导致磁层结构显著改变。在漂移过程中，磁层收缩，开放 - 闭合场线边界扩张，磁层偶极轴倾斜。例如，在事件高峰期，磁层在昼侧收缩至距地球表面仅 15,498 千米（2.43RE） ，形态类似外行星磁层，且在后期逐渐恢复为偶极状态。
- 极光椭圆的变化：极光椭圆（auroral oval）因磁层变化而扩张和漂移。在北半球，极光椭圆从北极地区经西欧亚大陆延伸至北非；在南半球，从南极地区向澳大利亚和新西兰东部扩展。在漂移高峰期，极光区域大幅扩张，甚至出现全球范围的极光现象，随后逐渐恢复到极地地区。
- 对地球环境和人类的影响：磁层和极光的变化使得高能粒子大量涌入地球大气层，影响了大气环流和成分。同时，宇宙辐射增强，可能导致臭氧层损耗，影响地球生物，尤其是人类。研究发现，这一时期人类行为和技术发生了一些变化，如奥瑞纳文化（Aurignacian）的出现，包括赭石使用和定制服装制作技术，可能与应对增强的紫外线辐射（UVR）有关。
该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为理解地球磁层系统在极端地磁变化下的响应提供了重要依据，揭示了地磁变化与人类演化之间可能存在的联系，对研究地球环境演变和预测未来地磁变化对现代社会的影响具有重要意义。
在研究方法上，研究人员主要运用了三种模型：
- 古地磁模型（Paleomagnetic field models）：使用 LSMOD.2 模型，基于区域堆叠记录和强度变化构建，能可靠地重建拉斯尚磁漂移期间的地球磁场变化。
- BATS - R - US 全球磁流体动力学模型（BATS - R - US global MHD model）：通过求解理想单流体磁流体动力学（MHD）方程，在三维数值环境中创建近地空间等离子体系统，模拟磁层结构变化。
- MAGNIT 极光降水模型（MAGNIT auroral precipitation model）：计算极光强度和全球结构，考虑电子扩散、离子扩散和单能等极光来源，评估极光对空间天气事件的响应。
研究人员选择了五个独特的时间点（42.153ka、41.168ka、40.977ka、40.531ka 和 39.900ka），涵盖拉斯尚磁漂移的不同阶段，运用上述模型进行耦合模拟，分析地磁、磁层和极光的变化特征。
在研究结果部分：
- 地磁变化：通过对拉斯尚磁漂移不同阶段的地磁分析，发现轴向偶极场的变化主导了此次漂移，不同阶段的磁场强度和方向变化显著，且区域差异明显。
- 磁层系统响应：根据 BATS - R - US 模型模拟结果，磁层在漂移过程中经历了收缩、形态改变和逐渐恢复的过程，其结构和磁场线特征在不同阶段呈现出明显差异。
- 极光椭圆的变化：利用 MAGNIT 模型计算得出，极光椭圆在磁层变化的影响下，出现了扩张和漂移现象，且在漂移高峰期呈现出独特的全球分布特征。
- 对地球环境和人类的影响：结合地质和人类学证据，研究人员推断磁层和极光变化导致的宇宙辐射增强，可能影响了地球大气环流、成分和生物生存环境，与人类行为和技术变化存在时空上的关联。
研究结论和讨论部分强调，拉斯尚磁漂移深刻影响了地球的磁层、极光和大气环境，导致了高能辐射的增强和极光区域的变化，这些变化与人类演化过程中的重要事件相吻合，暗示了地磁变化对人类发展的潜在影响。此外，研究还指出，现代社会依赖的卫星通信、导航等技术，在类似的地磁变化下可能面临严重威胁。虽然目前地磁变化趋势相对缓慢，但长期来看，仍需密切关注地磁变化对地球环境和人类社会的影响。这项研究不仅为深入理解地球磁层系统的演化提供了关键线索，也为研究地磁变化与人类发展的关系开辟了新的视角，对未来地球环境研究和空间技术发展具有重要的指导意义。
