地球磁场从何而来？

宇宙充满了无比炙热的由带电质子、电子、氮和锂组成的云

凤凰科技讯 北京时间1月24日消息，国外媒体报道，最初地球是没有磁场的。宇宙大爆炸之后，整个宇宙充满了无比炙热的由带电质子、电子、氮和锂组成的云，每一个都会在不同方向产生磁场。但是这些磁场在早期宇宙非常光滑统一的气体环境下会相互抵消。

然而，宇宙最原始磁性是如何出现的一直是个谜。德国波鸿鲁尔大学理论物理学院的物理学家赖因哈德·施利克赛尔（Reinhard Schlickeiser）认为他可能知道其中的原因。

炙热的气体产生了原子，却没有产生带有永久性磁场的天体。虽然这些天体出现的时间较晚，但施利克赛尔认为其实早在第一批恒星出现之前，宇宙就已经创造了一些非常弱的磁场形式。这些弱磁场随后被首批星际风和恒星爆炸拉伸和加强。

施利克赛尔认为原子和亚原子粒子的旋转自然的产生了磁场。然而较强的磁场并未出现在宇宙婴儿期，因为它需要例如铁和镍等重元素，而这些元素只产生于之后出现的恒星内部。产生较重的磁场元素，相反，又需要超新星，一种巨大恒星在生命末期产生的猛烈的摧毁性爆炸。

“当有电荷或者电流存在就会产生磁场；你把一个指南针放在带有直流电的电线边上就能观测到指针在颤动。”美国加州大学圣克鲁兹分校的迈克尔·赖尔登（Michael Riordan）这样说道。“但是如果有很多电荷在每一个方向经过，正如等离子体（带电气体）冷却形成原子之前的早期宇宙一样，各个方向的电流将均为零，因此在宏观层面上不存在纯粹的磁场。”

在宇宙大约38万岁的时候，随着粒子云的超高温逐渐冷却下来，随机的磁性群岛逐渐形成，它是由密度和压力的变体产生的。施利克赛尔表示这些较弱的磁场大约只有10的36次方分之十特斯拉（磁通量的单位）。医院里的MRI（核磁共振成像）机器平均都有3个特斯拉。

地球早期的磁场磁性非常小以至于它对周围环绕的气体几乎没有产生任何影响。相反，周围的气体摆弄着微弱的磁场。最终宇宙的物质将会形成恒星和星系，这些恒星不再需要较重的金属，但是随着它们逐渐冷却和坍塌自身也开始产生较重的元素。

如果恒星自身足够大，它们在生命终结时会发生爆炸。从爆炸恒星外流的喷射物会压缩周围的介质，同时利用较重元素不断丰富这些介质。据施利克赛尔表示，恒星风和爆炸的结合最初推动了较小的磁场，并压缩和不断加强这些磁场，使它们与风的方向对齐。

“气体流借助磁场这个媒介正在往外涌，同时超音速风也会压缩并引导磁场的方向。”最终磁场将变得足够强大而推动等离子体。与此同时，恒星也开始产生较重的元素，后者通过原子旋转会产生更强的磁性。正是这些磁性形成了地球的磁场。

最初是施利克赛尔和美国马里兰大学物理科学与技术学院的皮特·尹（Peter Yoon）首次提出了这种随即磁性的理论。尹表示，施利克赛尔使得这套理论也适应于宇宙学。“施利克赛尔通过一个等离子体过程提出了有关随即放大的新概念。” 尹说道，一个“播种磁场”比之前任何理论提出的磁场都更强大。“施利克赛尔提出了一种新的机制。”这项研究被发表在《物理评论快报》上。（编译/严炎刘星）

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