地球早期的磁場可能來自地幔而不是地核

科學家提出基本理論假設的改變，認為下部地函的一部分曾經是液態（液態部分不是在地核處），可能已經超過了早期歷史中產生地球磁場所需的閾值，這可能會改變人們對地球歷史的理解方式。

美國斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）研究人員戴夫·斯特曼（Dave Stegman）、莉亞·齊格勒（Leah Ziegler）和尼古拉斯·布蘭克（Nicolas Blanc）為早期地球地函為液態部分產生磁場的熱力學提供了新的估計，並顯示了磁場存在的時間。

研究提供新的契機來解决敘述早期地球歷史的衝突。值得注意的是，這與加州大學洛杉磯分校和亞利桑那州立大學地球物理學家的兩項新研究不謀而合，這兩項研究擴展了前人的概念，並以新的方式加以應用。這三項研究是模式轉變（paradigm shift）的最新進展，它可能會改變人們對地球歷史的理解。

地球物理學的一個基本原則是，地球的液態外核一直是產生磁場發電機的來源。在地球或其它行星上形成磁場的條件包括，這些行星內部有液體的金屬核，並快速旋轉，進而透過熱對流來產生磁場。

2007年，法國的研究人員提出一個與地球誕生以來地函一直保持完全固態的長期假設完全不同的觀點。他們認為，在地球四十五億年歷史的早期，地函底部三分之一的部分是熔融狀態，他們稱之為基部岩漿海洋（the basal magma ocean）。

六年後，斯特曼和齊格勒擴展了這一想法，展示了這個曾經是液態的下部地函部分（液態部分不是在地核處），是如何在這段時間內超過產生地球磁場所需的閾值。一般認為地函是由矽酸鹽類物質所組成，具有非常差的導電率。然而斯特曼的團隊斷言，液態矽酸鹽實際上可能比通常認為的更具導電性。

由加州大學洛杉磯分校拉斯·斯克魯（Lars Stixrude）領導的團隊，首次使用量子力學的計算來預測矽酸鹽液體在基部岩漿海洋條件下的導電率。發現導電率值非常大，足以支撐矽酸鹽發電機。

在另一項研究，亞利桑那州立大學地球物理學家約瑟·奧羅克（Joseph O'Rourke）應用了斯特曼的概念來考慮金星是否有可能在熔融地幔（Earth mantle）中產生磁場。

如果斯特曼的假設是正確的，意味著地幔可以為這顆年輕行星提供抵禦宇宙輻射的第一個磁場屏蔽，也可作為研究地球構造是如何演化的基礎。

【圖：互聯網；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年2月25日出版的《自然通訊》期刊