NASA确定地轴飘移三大原因 人类活动改变了规律

2018-09-26 09:32 科技新报

  我们都知道地球自转轴会飘移和摆动,但过去科学家认为冰期后反弹是导致地轴飘移的主因,直到现在,NASA 科学家收集整个 20 世纪的数据,确认共有 3 大原因造成地轴飘移:冰期后反弹、格陵兰岛冰盖损失以及地函对流。 其中,造成格陵兰岛冰盖流失的罪魁祸首,正是人类活动引起的全球暖化。

  地球除了奔跑在一条围绕太阳公转的轨道外,也会绕着自身轴转动,这条穿过北极和南极的假想线就称为地轴。长久以来,我们已经知道地轴有飘移与摆动现象,前者称为极移(polar motion),指地轴相对于地表的位置会缓缓飘移;后者称为章动(nutation),指地轴出现如「点头」般的摇晃现象。

  根据之前的研究数据,1900~2000 年间地轴每年飘移约 10 公分,到本世纪末总计将飘移 10 公尺多。过去,科学家认为极移现象起因于冰期后反弹(glacial rebound):想象地球是一颗球,当地球经历冰河期时,大量冰川压在地壳上导致球体变形,而随着冰河期退却、冰川开始融化,地球开始恢复原本形状(即地壳重新扩张),导致地球质量重新分布,进而使地轴飘移,这过程自 1 万 6,000 年前最后一次冰河期结束后便持续至今。

  但新论文第一作者、 NASA 地球系统科学家 Surendra Adhikari 表示,改变地轴变化的关键因素可不只上述一个,因为冰期后反弹只能导致地轴每年飘移约 3.5 公分。

  为了找出还有哪些未知因素导致地轴飘移,研究团队设计出一套地球自旋物理学计算机模型,加入20 世纪大陆冰川(冰盖)与海水平衡变化的所有数据,终于找出影响地轴飘移至关重要的第 2 个原因:格陵兰岛冰盖大量融化。

  人类活动改变地球基本运作

  目前地球上仅存的大陆冰川只剩下南极洲与格陵兰岛,南极冰盖覆盖范围约 1,400 万平方公里,一旦南极冰盖融化,全球海平面将上升 61.1 公尺;格陵兰冰盖则占据格陵兰岛 82% 陆地面积,如果格陵兰冰盖融化,将导致海平面上升 7.2 公尺。

  而随着 20 世纪气温上升加剧,格陵兰冰盖至今已有约 7,500 亿吨的冰融化进入海洋,这导致地球质量分布发生变化,进而使地轴飘移。

  造成地轴飘移的最后一个原因则是地函对流。已知地函对流会影响地壳板块运动,研究合著者Eric Ivins 形容,就好像放在瓦斯炉上的一锅汤,当汤(地函)被加热时,汤里的料(板块)就会浮浮沉沉,当板块分布发生变化时,或多或少也会影响到地轴。

  现在科学家已经确定了这三大关键因素,未来就可以区分地球长期地质过程与气候变迁引起的影响。不过团队也指出,持续暖化可能会加速格陵兰岛冰盖损失,进而加快地轴的飘移速度,这可能影响导航,但不会影响生态系统或日常生活。令人惊讶的只是,人类活动正在改变地球的基本性质及运作方式。

  新论文发表在《地球与行星科学快报》。

责编:陶文冬
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