无形阡陌——行星磁场与生命

对生命来说，行星的磁场是一个奇迹。

我们所生活的地球，拥有着全球偶极磁场。在漫长的演化历史中，全球性磁场不仅庇护着这颗蓝色星球上的生命，也在人类文明的发展进程中，为勇于开拓和探索的人们指引着方向。然而，当人们将目光投向辽远的深空时，会发现不同天体的磁场千差万别：或强、或弱、或无；或遍及全球、或仅存一隅。多样化的磁场特征引发人们对于天体磁场的形成、消失、演化、及其作用：特别是对生命的形成和演化过程起到何种深远影响等问题的无限遐想，吸引无数满怀好奇的人们前赴后继，向浩渺宇宙中的茫茫星海求索。

7月19日，中国科学院地球与地质物理研究所的杜爱民研究员在第三届天元太空探索暑期学校，做了一场以“磁场与生命”为主题的专题报告。在报告中，杜老师从中国古代的司南谈起，以地球与地球生命的演化历史为切入点，将地球磁场与生命之间的故事娓娓道来。

宇宙空间看似广袤空荡，实则充满了隐秘的扰动与涟漪，行星在其中如同蜉蝣漂浮于沧海，而恒星抛射出的高能粒子则恰似海中汹涌的巨浪。对于可能栖息在这些行星上的生命而言，恒星风暴的轰击可能是致命的。关于太阳活动产生的高能粒子对于生命的杀伤力，杜老师描述道：“当美国的阿波罗11号带着阿姆斯特朗等人登月的时候，若遭遇强烈的太阳风暴，即使穿着宇航服，宇航员们仍可能难逃一劫”。地球磁场恰如使船定于海中的锚，在生命演化的大多数时间里，地磁场使空间环境相对稳定，生命也因此免受来自太空的高能粒子的伤害：高能带电粒子射向地球时，在洛伦兹力的作用下，在地磁场中沿着磁力线向两极做螺旋运动，因此难以直接轰击到地表低纬地区。

然而，地球形成以来，地球磁场也在不断演化，直接观测到的地磁漂移、地球岩石剩磁所记录的地磁倒转现象等都是这种演化的有力证据。据推测，每10万到100万年，地磁便会倒转一次。地磁倒转期间，地球的磁场可能会紊乱甚至严重衰减，从而使地球失去磁场保护并直接暴露于高能粒子的轰击中。这种地磁紊乱或许正是使得尼安德特人灭绝的一个重要原因。

地球磁场之复杂，至今仍让我们难以彻底理解其产生与变化的机理，但其重要性和蕴含的深厚物理内涵，吸引着一代又一代的研究者投身其中。“爱因斯坦曾言，物理学界尚有五大未解之谜，其中之一便是太阳和地球磁场的起源问题。”现在被较为广泛接受的是发电机理论：由于地球自转，熔融的铁-镍外核因对流产生的发电机效应形成了磁场。

除了地球磁场，太阳系内其他行星的磁场同样引人注目。木星强大的磁场如何形成？火星微弱的局部磁场又是如何形成与演化的？无数的谜团正等着未来的研究者们去探索和解答。研究行星磁场，不仅是为了加深人们对宇宙的理解，更是为了增强人们改造和发展生活环境的能力。而天元太空探索暑期学校为有志于此的大学生和中学生，以及希望致力于相关教育和科普工作的教师，提供了一个良好的平台。在天元太空探索暑期学校里，学员们不仅能在丰富的讲座中与行星科学领域的专家交流，还可以在实践中培养从事行星科学相关工作的专业能力，为中国行星科学的未来添砖加瓦。