本月,至少 20 年来最强大的太阳风暴,使得绚丽的极光在美国、欧洲和亚洲的天空中舞动。这些壮观的景象,当它们发生在北半球时也称为北极光,令人类观察者欣喜不已。但它们可能对使用地球磁场作为路线图的生物产生了不太愉快的影响。
地球熔融外核的旋转产生了一个环绕我们星球的磁场,并与来自太阳的持续能量流相互作用。虽然人类需要特定的设备来检测这个磁场,但各种动物,包括鸟类、蜜蜂以及一些鲸鱼和海豚,可以检测磁场线并利用它们的方向进行导航。这种内置的 GPS 对于那些无法依赖视觉线索的动物特别有用,例如那些在夜间旅行或生活在漆黑的深海中的动物。
地球磁场的强度在一天中不断变化:“随着地球的自转,其表面的不同部分会感受到略有不同的磁场,这取决于它们面向太阳的方向,”密歇根大学生态学和进化生物学博士生埃里克·古尔森-卡斯蒂略说。除了这些典型的变化外,强烈的太阳风暴会导致剧烈的波动。古尔森-卡斯蒂略说,这种不一致性会影响动物可靠地解释和利用来自磁场的线索的能力,这似乎是合理的,而且一些研究表明这可能会发生。
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德国基尔大学的物理学家克劳斯·海因里希·万塞洛说,当他大约二十年前开始研究太阳风暴是否扰乱了鲸鱼时,“很多人认为,‘那是胡说八道。’” 但他的研究发现,太阳活动可能会影响北海约 20% 的抹香鲸(Physeter macrocephalus)搁浅事件。
其他研究人员记录了灰鲸(Eschrichtius robustus)搁浅与太阳黑子之间的相关性,太阳黑子与太阳风暴有关。“我们研究的灰鲸在来自太阳的无线电频率非常高的日子里,搁浅的可能性增加了四倍,”杜克大学的博士后研究员杰西·格兰杰说,他领导了这项发现背后的研究。
先前的研究还表明,磁场干扰会导致一些迁徙的鸟类偏离其正常路线。当发生此类波动时,欧洲知更鸟(Erithacus rubecula)在夜间也往往不太活跃,而信鸽有时会迷路。古尔森-卡斯蒂略关于这个主题的最新研究发现,在强烈的太空天气事件中,迁徙的鸟类减少了,而那些迁徙的鸟类则更难导航。
然而,万塞洛说,更具体地确定这些干扰如何影响迁徙“非常、非常难以研究”。野生鸟类很难捕捉,而且通常太小,无法贴上跟踪标签。而且,生活在公海的鲸鱼众所周知难以监测。
研究真正的大型地磁风暴(如 5 月发生的那次)的机会也有限。它们在每个 11 年的太阳周期中只会发生几次;如果它们发生在迁徙季节之外,研究机会就会丧失。
古尔森-卡斯蒂略说,必须考虑许多其他变量,而且很难确定行为变化是由地磁环境引起的还是由其他因素引起的,例如——尤其是在鸟类的情况下——风、雨、云层、湍流或景观变化。同样,万塞洛说,鲸鱼搁浅可能是由疾病、受伤、军事声纳或其他因素造成的方向紊乱引起的。
而且,磁场干扰对某些动物的影响可能是暂时的,或者动物可能会意识到情况不对,并能够纠正它——这意味着科学家可能永远不会知道此类物种是否或如何受到影响。
然而,当动物确实感到困惑并迷路时,可能会造成灾难性的后果。研究人员认为,这就是 2016 年太阳风暴后,29 头抹香鲸在北海搁浅的原因。“北海就像一个捕鼠器,”万塞洛说。抹香鲸通常生活在深水中,但北海很快就会变得非常浅,“它们没有意识到自己走错了路。”
一旦鲸鱼被困在这样的陷阱中,它们就会惊慌失措并搁浅,或者可能无法找到食物而饿死。可能需要数周时间,它们的尸体才会冲上英国或其他欧洲海岸线。
在鸟类中,经验丰富的成年鸟类更有可能纠正自己的错误,但幼鸟通常会使用一种非常简单的旅行策略,称为矢量导航。“它们选择一个方向,然后朝那个方向飞行,”古尔森-卡斯蒂略说。他说,如果一只鸟迷路了,“很可能,它要么会继续移动,要么会尝试找到一个更好的地方,要么可能会死亡。”
科学家们尚无法得知最近的太阳风暴是否影响了野生动物。古尔森-卡斯蒂略认为,一些鸟类可能已经流离失所,但如果干扰发生在秋季,当幼鸟较多时,这种情况更有可能发生。
他说,一些鸟类可能已经推迟了迁徙。“也许,在这些古怪的条件下,鸟类可能会决定再等待一段时间,推迟它们晚上迁徙的开始——或者那天晚上根本不迁徙,”古尔森-卡斯蒂略补充道。
随着太阳活动达到峰值的太阳极大期临近,格兰杰认为,至少在未来几年内,鲸鱼搁浅事件可能会增加。
古尔森-卡斯蒂略说,这种结果是“生活在野外的不幸现实”,但这并不会威胁到整个种群。在这方面,与人类造成的威胁(如栖息地丧失和气候变化)相比,它显得苍白无力。然而,“当你已经有一个处于危险中的种群时,”格兰杰说,“(太阳风暴)导致几头鲸鱼在这里或那里搁浅,比其他情况下问题要大得多。”