新型液态金属：解锁地球磁场的奥秘

材料牛注：2014年4月，英国《每日邮报》网站报道称，地球磁场在过去200年中已减弱了15%，这有可能是地球磁场将反转、两极颠倒的先兆。科学家指出，磁极反转最大的灾难莫过于强烈的太阳辐射。关于磁极反转的原因，有很多种推测，本文研究人员开发出的新型液态金属材料，或许可以帮助我们模拟地球内部环境，从而进行深入的探索。

耶鲁大学的研究人员开发出一种来自液态金属和磁性颗粒的新材料，它能帮助我们揭开地球磁场的神秘面纱。该材料有可能再现行星和恒星的内部环境，科学家无需深入地球或其他行星的内部，在实验室就可以对其进行研究。

研究人员说，悬浮磁性微粒的加入赋予了这种材料产生和操纵磁场的能力，由此产生的磁场强度要比液态金属材料单独产生的磁场强度高5倍。这很重要，因为尽管地球磁场保护我们免受太空恶劣条件的威胁，但我们并不了解它是如何运作的，换句话说，我们并不理解为什么磁极每几十万年会有反转的倾向。

为了对这些现象进行模拟，研究人员把eGaIn（铟和镓的合金）与包括铁和锌在内的各种磁性、非磁性颗粒组合。为了防止氧化，用酸溶液对液态金属进行处理，同时将加入的颗粒完全浸入金属中。

一名研究人员Florian Carle表示：“我们设法把钢、锌、镍、铁，甚至手头所有的材料做成悬浮态，基本上任何一种材料的导电性都比eGaIn高。”由于具有更高的导电性和更强大的磁场操纵能力，这种材料能帮助科学家更严密地研究磁流体动力学的影响。通常，必须要剖开恒星或行星，才能研究导电流体的磁学性能。

现在，这项发现意味着我们可以在实验室里再现地球内部某些相同的液态金属和磁场条件。用Carle的话来说，这给了我们在实验室里“复制”一个小地球的机会。在此之前，科学家都是尝试用易爆液态钠模拟地球内部环境，只能在数米的水平上工作；而新材料更容易操控，且工作尺度更小，只有几厘米。

接下来，研究人员要探索的第一件事就是地球磁极反转（地磁南极和地磁北极每隔几十万年发生反转的现象）的原因。科学家认为这跟地球内部液态金属的流动有关，但之前的研究不得不依赖于计算机模拟，进而寻找其中的原因。这种新型液态金属的出现，能帮助科学家更好地验证这个猜想，更清楚地认知下次磁极反转发生的时间以及可能产生的影响。

研究人员还将更深入地研究地球磁场如何保护我们远离太空辐射，以及这个“防辐射护盾”究竟有多坚固。

相关研究结果发表在期刊Physical Review Fluids。

原文链接：A new liquid metal could be the key to understanding Earth's weird magnetic field.

文献链接：Development of magnetic liquid metal suspensions for magnetohydrodynamics.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，李晓莉编译，万鑫浩审核，点我加入材料人编辑部。

材料测试，数据分析，上测试谷。