地球的磁场像一层无形的“磁盾”，能够偏转来自太阳风和宇宙射线的高能带电粒子，从而保护地表环境和生物圈的稳定。科学界越来越意识到，这个磁场并不是始终如一的：在地球历史的不同时期，地磁场的方向、强度和反转频率都发生过剧烈变化，这些变化很可能在关键的生命事件中扮演了重要角色。例如，早寒武纪时期（约5亿多年前）地磁场被认为频繁倒转且强度远低于今天，这意味着地球的磁屏蔽作用可能大幅减弱，更多高能粒子可能到达地表，被认为可能影响“寒武纪生命大爆发”这一生物多样性快速出现的关键阶段。相反，在二叠纪—三叠纪之交的大规模生物灭绝之前，地球经历了一个持续近5000万年的“超静磁期”，地磁场长期稳定，这可能与随后超过80%的物种灭绝之间存在尚未解析的联系。换句话说，地磁场并不仅仅是“物理现象”，它很可能深度参与了生命起源、演化、繁荣乃至大灭绝这一整套过程。理解磁场—生命耦合关系，不仅有助于解释地球生命的演化史，也直接关系到我们如何认识行星宜居性、深空环境的生物安全边界，甚至关系到未来深空探索中人类健康的保障。
本中心将从四个层面系统回答“地磁场如何影响生命”这一核心科学问题。第一，重建不同时期地球磁场的真实面貌。我们聚焦太古代、早元古代、埃迪卡拉纪—寒武纪过渡期、以及二叠纪—三叠纪等关键地质时期，利用新一代高灵敏度弱磁测量技术（如NV色心量子磁探测、SERF原子磁力仪等）以及高分辨率古地磁实验体系，获取高精度的地磁场方向与强度演化，建立高分辨率的磁极性序列和古强度记录，并与地层学、年代学信息交叉约束。这将帮助我们把地球深部动力过程与生物圈响应放在同一时间轴上进行定量比较。第二，从生命系统内部去理解“感磁”——也就是生物如何感知和利用磁场信号。我们将研究趋磁细菌等微生物的多样性、关键感磁基因及其分子机制，追溯感磁能力的起源与演化；同时，借助精确可控的磁场模拟平台，解析地磁场变化如何影响动物大脑的重要功能区（如与学习、空间定向和情绪调控相关的海马体），从而揭示磁场对神经活动、行为和情绪的影响路径。第三，把视角延伸到未来的人类深空活动：深空和空间站环境处于极弱甚至近“零磁场”状态，本中心将评估这种亚磁环境对航天员认知、神经行为和健康风险的潜在影响，填补在极弱磁场条件下生命效应研究的空白，推动“零磁场生命科学”成为新兴交叉方向。第四，我们将依托自建的屏蔽磁环境、精密磁场操控系统、趋磁细菌磁收集-观测系统、分子生物学与仿生磁性矿物平台等多学科实验装置，发展高灵敏度生物磁测量技术和仿生磁性纳米材料。这不仅用于揭示地磁场—生命的基础机制，也面向生物医学转化，如磁性纳米材料在诊疗中的应用。
该项目依托中国科学院地质与地球物理研究所、宁波大学和北京航空航天大学（杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院）。依托单位已经形成了国内首个面向“地磁场—生命”方向的生物地磁学与极弱磁场交叉研究平台，建成了高阶磁屏蔽空间、生物磁导航专用磁线圈系统、趋磁细菌磁收集-观测系统，以及集微生物培养、分子生物学分析、生物成因磁性矿物仿生合成与表征为一体的综合实验平台，并在药物开发与转化方面配套高场核磁、蛋白质谱、理论计算、生物信息学和药物合成/评价体系，具备从基础研究到应用转化的连续能力。研究团队由潘永信院士担任学术带头人，核心骨干包括赵玉芬院士、魏勇研究员、李建利教授和林巍研究员。团队的科研专长覆盖生物地磁学、空间物理、生命起源研究、量子精密磁测量、人工智能、磁性纳米材料与生物医学等关键方向，具有高度的交叉融合能力和国际影响力。这支团队不仅关注“地球过去怎样影响了生命”，也面向“人类在非地球磁环境下如何保持健康”，体现了从深时地质到未来航天场景的整体战略布局。
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