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Nov. 11 2022

觸發地球磁場的產生,會跟月球形成的大碰撞有關嗎?

  • 月球形成理論之一的大碰撞說,認為是發生在形成地球之後。但大碰撞對地球磁場的影響,科學家目前所知甚少。

    月球形成理論之一的大碰撞說,認為是發生在形成地球之後。但大碰撞對地球磁場的影響,科學家目前所知甚少。

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月球撞擊說與地球歷史之間的關聯,可能超乎我們的想像。地球的磁場可能是與生俱來,不是後來演變的。

地球具備全球性強大的磁場,以保護地球不受太陽風與宇宙射線的威脅,地磁一定是在地球形成初期就有的。但出現的時機和原因,很可能是發生在45億前,地球受到火星大小般的原行星撞擊時,那一撞可能與地球磁場的形成有關。

這篇研究論文的共同作者英國里茲大學應用數學系教授大衛.休斯(David Hughes)在《美國國家科學院學報》(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)的聲明說:「之前的理論沒有留意這兩者之間可能的相關性。」

根據月球的起源假說之一:大碰撞說,行星間的大型碰撞,撞飛的物質形成了地球的衛星。科學家這幾十年來,從研究同位素、隕石、地質學來瞭解月球的形成,但對於地球磁場的形成假說倒沒有進一步地探討。

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地球磁場的形成猶如發電機的原理,地球內部外核圈的液態鐵,加上行星的自轉速度,根據電磁感應的原理,如此條件會有感應電流,進一步產生環繞地球的磁場。但是地球怎麼會剛好有產生磁場的這些條件,一直是科學家大惑不解之處。本篇論文的作者說,若考慮這一場撞擊,來研究地磁產生的大哉問,須考慮以下所列的問題:

是什麼樣的條件,讓行星盤上形成強磁化的原行星?

是什麼樣的撞擊,讓原行星可以留下強磁化的液態核心?

因撞擊削去原行星的地殼地函,會對於強磁化核心造成影響嗎?

因撞擊讓原行星的自轉減速,會促使強磁化核心的穩定嗎?

受到撞擊的原行星,在重新建構時會不會影響磁場的產生?

作者強調目前月球形成的撞擊與地球磁場的形成,這兩者之間關聯性的資訊還太少。但在考慮地球磁場形成的歷史,大碰撞的影響還是不容忽視。例如地球的自轉跟磁場的產生息息相關。研究人員說,因地球自轉與內部結構的環境,地球發電機是個天然穩定的動態過程,不像電力公司發電廠一樣可以開開關關或重新設定。而且科學家還未能釐清,地磁產生的機制是因爲受到撞擊而啟動;還是地球形成初期的自轉,所形成強大的發電機,但不受之後大碰撞的影響,還能持續運作。

芝加哥大學的天文物理學家法斯托.卡坦諾(Fausto Cattaneo)說:「地磁是研究地球史的活化石,這些如同發電機的特徵,讓我們能推論早期地球環境發展的歷程,也包括月球是如何形成的線索。」無論是撞擊前還是撞擊後,若多考慮發電機的條件,也許會是研究地球磁場歷史的一個方向。

 

資料來源:SPACE

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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