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原作：Robert Lea
翻译：陈玮菁
编排：陈玮菁
后台：李子琦
原文链接：https://www.space.com/earth-hammered-cosmic-rays-weak-magnetic-fiel
这幅插图显示的是宇宙射线射向地球。(图片来源:Robert Lea(用Canva创作))
地球不断受到高能带电粒子——宇宙射线的轰击。我们通常被地球的磁场“泡泡”，也就是磁层所屏蔽。但当护盾变弱时会发生什么呢?
宇宙射线主要是由强大的天体事件（如大质量恒星的超新星死亡）发射到太空中的氢核。这些令人难以置信的高能粒子通常被磁层拦截，磁层也保护我们免受太阳强烈的太阳辐射。
然而，磁层并不是一个铁板一块、一成不变的实体。不仅磁场北极会轻微地偏离地理上的“真正的北方”，而且整个磁层偶尔也会“倒转”。这导致磁场的北极变成南极，反之亦然，磁场强度在此过程中减弱。
除此之外，还有其它短暂的时期，在此期间，磁层的两个磁极“消失”，取而代之的是大量的其它磁极。在这些被称为“磁场漂移”的时期，磁极的强度也会减弱，这意味着我们的星球在这些时期对宇宙射线的防护能力有所减弱。
问题是，低磁层强度的时期是否也与地球生物圈的大动荡有关？生物圈是我们星球上从山顶到最深海沟的生命存在的完整区域。
“了解这些极端事件对于它们未来的发生、空间气候预测以及评估对环境和地球系统的影响都很重要，”来自波茨坦德国地球科学研究中心（GFZ）的科学家帕诺夫斯卡（Sanja Panovska）在一份声明中说。
宇宙射线流进地球大气层，产生二次粒子阵雨的示意图。(图片来源:CERN)
为了确定地球是什么时候经历了比平常更重的宇宙射线轰击，科学家们可以测量不同同位素的丰度。这些是原子核中中子数不同的元素的变体。
当宇宙射线撞击地球大气中的粒子时，它们会产生被称为“宇宙生成放射性核素”的同位素阵雨，这些同位素会像雨一样降落到我们的星球表面。随着时间的推移，这些物质会在沉积物中积累，科学家们可以在从海床和南极洲和格陵兰岛等地区钻探的冰芯中回收这些沉积物后进行研究。
一个被充分研究过的磁场偏移的例子是发生在大约41000年前的拉斯尚偏移。帕诺夫斯卡一直在研究地球磁层强度与宇宙放射性核素（如铍-10）浓度之间的关系。
她发现铍-10的平均生成速率是今天宇宙射线轰击产生这种宇宙放射性核素的速率的两倍。这表明在拉斯尚漫游期间，磁层强度非常低，导致更多的宇宙射线到达地球大气层，并产生二次粒子阵雨。
帕诺夫斯卡利用这些测量数据重建了地球的磁层，发现在这次事件中，当磁层的强度下降时，它的面积缩小了。她希望这次重建能帮助她和其他科学家从宇宙放射性核素和宇宙射线轰击中获得更多信息。
4月19日，帕诺夫斯卡在欧洲地球科学联盟(EGU) 2024年大会上展示了宇宙射线的发现。
责任编辑：陈玮菁
牧夫新媒体编辑部
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