2021年8月23日消息,特拉维夫大学、罗马地质学与火山学研究所和加州大学圣地亚哥分校的国际研究发现了大约 10,000 至 8,000 年前中东地区盛行的磁场。研究人员检查了约旦考古遗址的陶器和烧过的燧石,记录了这段时间的磁场。关于史前时代磁场的信息会影响我们现在对磁场的理解,磁场一直呈现减弱的趋势,这引起了气候和环境研究人员的关注。


这项研究是在特拉维夫大学 Jacob M. Alkow 考古学和古代近东文化系的 Erez Ben-Yosef 教授和斯克里普斯海洋研究所古地磁实验室负责人 Lisa Tauxe 教授的领导下进行的,与加州大学圣地亚哥分校、罗马和约旦的其他研究人员合作。这篇文章发表在PNAS杂志上。


9000 年前的磁场记录透露了一个秘密,引起相关人员的担忧

挖掘,图片来源:Thomas E. Levy


Ben-Yosef 教授解释说:“阿尔伯特·爱因斯坦将行星的磁场描述为现代物理学的五个最大谜团之一。到目前为止,我们知道了一些关于它的基本事实:磁场是由发生的过程产生的在地球表面以下大约 3,000 公里的深度以下(为了比较,人类最深的钻探仅达到了 20 公里的深度);它保护地球免受宇宙辐射的持续轰击从而允许我们所知道的生命存在;它是不稳定的,它的强度和方向在不断变化,它与大气和地球生态系统中的各种现象有关,包括——可能——对气候产生一定的影响。尽管如此,磁场的本质和起源在很大程度上仍未得到解决。在我们的研究中,我们试图为这个伟大的谜语打开一个窥视孔。”


9000 年前的磁场记录透露了一个秘密,引起相关人员的担忧

瓦迪·菲丹,图片来源:Thomas E. Levy


测量地球磁场强度的仪器是在大约 200 年前首次发明的。为了检查该领域早期的历史,考古和地质材料有助于科学,这些材料记录了该领域被加热到高温时的特性。


磁性信息在铁磁矿物的微小晶体中保持“冻结”(永远或直到另一个加热事件),可以使用磁性实验室的一系列实验从中提取。


火山喷发产生的玄武岩或在窑中烧制的陶瓷是此类实验的常用材料。与地质相比,使用考古材料的最大优势是时间分辨率:在地质学中,约会最多是几千年的规模,在考古学中,他们记录的文物和磁场可以以数百年甚至数十年的分辨率确定年代(在特定情况下,例如已知的破坏事件,甚至给出一个确切的日期)。


考古学的一个明显缺点是相关文物的年龄太小:迄今为止用于此目的的陶瓷仅在 8,500 年前才被发明。


目前的研究基于来自 Wadi Feinan(约旦)的四个考古遗址的材料,这些遗址的年代(使用碳 14)可以追溯到新石器时代——大约 10,000 到 8,000 年前——其中一些早于陶瓷发明。研究人员检查了在这些挖掘中发现的 129 件物品中记录的磁场,这一次,在陶瓷碎片中加入了烧过的燧石工具。


Ben-Yosef 教授评论说:“这是第一次使用史前遗址的燧石来重建他们所处时代的磁场。大约一年前,希伯来大学的开创性研究发表,表明了使用这样的材料,我们向前迈出了一步,从年代较久的燃烧过的燧石中提取地磁信息。使用这种材料扩展了数万年前的研究可能性,因为在陶瓷发明之前,人类使用燧石工具很长一段时间。此外,在收集到足够的关于地磁场随时间变化的信息后,我们将能够使用它来确定考古遗迹的年代。”


9000 年前的磁场记录透露了一个秘密,引起相关人员的担忧

用于重建古代地磁场强度的烧过的燧石和陶瓷(来自文章),图片来源:PNAS (2021),DOI:10.1073/pnas.2100995118


这项研究的另一个重要发现是该时间段内的磁场强度那个被审查了。考古文物表明,在新石器时代的某个阶段,该领域变得非常弱(是最近一万年有记录的最弱值之一),但在相对较短的时间内恢复和加强。


据 Tauxe 教授说,这一发现对今天的我们来说意义重大,在我们这个时代,自从测量开始不到 200 年以来,我们已经看到该场的强度不断下降。这一事实引起了我们的担忧,即我们可以完全失去保护我们免受宇宙辐射的磁场,因此,对于地球上生命的存在至关重要。我们的研究结果可以令人放心:这在过去已经发生过。大约 7,600 年前,磁场的强度场甚至低于今天,


该研究是在美以两国科学基金会的支持下进行的,该基金会鼓励以色列和美国大学之间的学术合作。研究人员指出,在这种情况下,合作对于研究的成功尤为重要,因为它基于考古学和地球物理学领域方法的紧密整合,并且获得的见解与这两者都特别相关学科。



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