2015年1月15日至16日，中科院地质与地球物理研究所第十四届学术年会召开。会上，颁发了2014年年度优秀科技成果奖。本年度研究所共评选出4项优秀科技成果，我室行星空间环境学科组成果"地磁场长期变对空间及环境演化的影响研究"荣获该奖。所长朱日祥等人为本所优秀科技成果完成人代表进行了颁奖。我室研究员魏勇代表行星空间环境学科组接受了获奖证书及奖杯。
获奖成果以比较行星学为突破口，通过研究地磁场减弱及地磁倒转对空间环境演化的影响，发展了研究空间环境长期变化的新方法，并使用该方法来理解地磁场长期变对空间及环境演化的影响，为地球系统科学的研究找到了新的思路。具体的研究成果简介如下：
地球是一个从内部到空间多圈层耦合的复杂系统。源于外核的地磁发电机产生强偶极场,在空间形成磁层,抵挡了太阳风高能粒子对大气的冲击,也阻止了氧气和水等挥发性物质的流失，从而对该系统的中间环节——大气圈、生物圈和水圈等所构成的生物生存环境形成保护作用。从地质学时间尺度上看，地球内部动力学过程通过对地磁场强度和形态的调节，控制着空间物理过程，最终影响了环境的演化。尽管这一课题非常重要，但是开展研究并不容易，因为空间观测只有几十年历史，所产生的观测记录无法支持地质学时间尺度的研究。我们以其它行星空间观测研究为突破口，采用比较行星学的研究方法，针对两种地磁场长期变现象——地磁场减弱和地磁倒转——对空间及环境演化的影响进行了理论研究，以期揭示地磁场长期变对环境演化的深刻影响。
课题组研究了地磁场减弱对空间的影响。地磁场强度自1840年以来平均每百年衰减5-7%，我们建立了一个受偶极矩控制的磁层顶模型，发现磁层每百年向内缩小2000公里，将导致同步轨道卫星故障风险大大增加。四百多年后，地球磁场强度虽然将减弱到古太古代的水平，但仍然对生物圈有良好的保护作用。可是，如果减弱趋势不变，地磁空间环境在数千年后与水星类似，保护作用将崩溃。
课题组研究了地磁倒转对环境演化的影响。地磁倒转期间，地磁场强度下降一个量级，甚至更多。我们采用火星空间模型对这种情况进行了模拟，发现太阳风能够驱使更多的氧离子逃逸，逃逸率上升3-4个量级。我们据此提出新的假说来理解显生宙地磁倒转率、大气氧含量和生物数量之间的相关性：在长达数百万年的时间里，地磁倒转频率升高，地磁场对氧粒子的保护作用频繁减弱，氧粒子逃逸率频繁增加，导致大气氧含量持续下降，并最终降至诱发生物大灭绝的阈值。（成果完成人：魏勇,万卫星,钟俊,戎昭金,柴立晖,韩秀红,任志鹏等）
PPT展示详见：http://www.igg.cas.cn/zhuantilanmu/14th/201501/t20150119_4301713.html
朱所长等人为本所2014年度优秀科技成果完成人代表颁奖
(http://www.igg.cas.cn/xwzx/zhxw/201501/t20150120_4302213.html)