近日，南方科技大学海洋科学与工程系海洋磁学研究中心助理教授周祐民在《美国国家科学院院刊》（PNAS，IF=9.504）上发表论文，重建了十万六千到九万一千年前贵州三星洞石笋的古地磁记录。结果表明，在十万年前地磁极呈现不稳定状态，在百年到千年尺度上波动。尤其在九万八千年前，地磁场最快可以在百年尺度内完全倒转，可能对地球生态环境会造成重大影响。

该项研究成果由周祐民（第一作者、共同通讯作者）、南科大海洋科学与工程系教授刘青松、台湾大学特聘教授沈川洲（共同通讯作者）、台湾同步辐射中心、健行科技大学、福州师范大学、中科院地质与地球物理研究所、澳洲国立大学等机构研究人员共同完成。

周祐民博士学位攻读于台湾大学以及法国赛吉冯图瓦兹大学，之后在台湾师范大学和台湾大学做博士后。他的主要研究领域为海洋磁学以及矿物岩石分析。目前重点研究海洋地质与环境变迁、活动断层构造、地震断层活动的物理化学机制及古地磁场的长期变化等。

研究表明，地球磁场在过去一百五十年已经减弱了近10%，将来地磁场强度若持续加速减弱，就有可能会发生地磁极性快速倒转。但地球磁场倒转究竟会有多快？过程又是如何变化？洞穴石笋可以回答这一谜题。

鉴于石笋独特的封闭生长环境，可以用铀系法对其精确定年。石笋在生长过程中可以包裹磁性矿物，从而记录连续的高精度古地磁演化信息。周祐民与科研团队在中国贵州三星洞采到了适合古地磁研究的石笋样品。通过结合台湾大学地质系沈川洲团队先进的铀钍定年技术、中科院地质与地球物理研究所朱日祥院士团队的高灵敏低温超导磁力测量技术、台湾同步辐射研究中心的高解析穿透式X光显微镜技术，最终获得180个古地磁数据以及70个年代资料，重建了十万年前高精度的古地磁记录。

石笋资料显示出地磁场极性内在的震荡变化特征。在九万八千年前，古地磁极在百年尺度即可以从正向快速地发生倒转。此前科学界普遍认为地磁场极性倒转过程可能需要一千年甚至更久，但本研究发现地磁倒转速度远比传统观点所认为的快上10倍。

据了解，地球磁场像一面隐形盾牌，保护着大气层免于高速带电粒子撞击，阻隔生物受到有害射线影响，维持着地球生物蓬勃发展。如果在不久的将来，地球磁场极性发生快速倒转，将会极大地改变地球高空环境，进而对全球的航空、通讯与电力系统造成无法估计的干扰与损害，可能导致全球网络瘫痪，并且对许多具有感应磁场能力的生物，例如候鸟、鲑鱼等，造成重大影响。

论文一经发表，就得到国外众多媒体报道，包括Newsweek、Eurekalert、Remonews、Forbes、Spaceref、AstronnomyNow、TechKrest、International Business Time、DailyMail等广泛关注。

地磁场保护地球不受太阳风与宇宙射线的侵袭。

周祐民在贵州洞穴进行石笋采样。

地磁场在九万八千年前经历一次快速倒转，最快可在百年尺度内完成。A 石笋纪录古地磁磁倾角变化，由正向倒转致反向约144 ± 58 年。B贵州三星洞位置与地磁极倒转路径。

供稿：海洋科学与工程系

图片提供：周祐民

论文全文请参阅8月20日“美国国家科学院院刊” 《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》: 2018, August 20, Multidecadally-resolved polarity oscillations during a geomagnetic excursion。https://doi.org/10.1073/pnas.1720404115