來自近地空間12顆衛(wèi)星的新數(shù)據(jù)，終于解開了一個關(guān)于星際空間“幽靈磁場”的40年謎團(tuán)。發(fā)表在《地球物理研究快報》期刊上的一項新研究發(fā)現(xiàn)，來自太空巖石碎裂的細(xì)微塵埃正乘著太陽風(fēng)經(jīng)過衛(wèi)星。

衛(wèi)星探測到細(xì)小碎片云是該星際空間區(qū)域磁場臨時變化的原因，如果這一發(fā)現(xiàn)是正確的，還指出一種新方法來研究太陽系中非常大的領(lǐng)域，比如小行星和行星與非常微粒子之間鮮為人知的相互作用。

在其他方面，可以幫助解釋太陽和其他恒星是如何清理星際家庭的。主要作者、中國珠海中山大學(xué)的行星科學(xué)家賴海榮（音譯）解釋：“這一事件之所以重要，不僅是因為它在一個場合被這么多衛(wèi)星觀測到，還因為它從星際空間一直追蹤到了地球磁鞘。磁鞘是弓形激波背后形成堆積的太陽風(fēng)，也就是風(fēng)與地球磁場相遇的區(qū)域。在這兩個空間環(huán)境中看到磁力事件，讓科學(xué)家們的塵埃模型得到了檢驗。

幽靈磁場之謎

這個謎團(tuán)始于1982年，當(dāng)時在金星附近行星際空間中的航天器配備了一個磁場傳感器，稱為磁強(qiáng)計，探測到了該星際空間區(qū)域磁場長達(dá)12小時的變化，磁場變化無法解釋，因為沒有明顯的原因。

新研究的合著者、加州大學(xué)洛杉磯分校的行星科學(xué)家克里斯托弗·羅素還記得這一事件說：磁力儀探測到磁場開始上升，然后變得越來越強(qiáng)，然后下降并趨于平坦。

還以為是彗星經(jīng)過呢，但那是完全錯誤的。在那之后的幾年里，羅素和其他科學(xué)家用宇宙飛船記錄了更多這樣的磁性事件，持續(xù)時間從幾秒鐘到12小時不等，然后提出了一個假設(shè)，即它們是由磁化塵埃云在太陽風(fēng)中沖浪造成的，那就是這些塵埃粒子由太空中的巖石碰撞而成。碰撞撞碎了巖石，留下了足夠小的塵埃顆粒，它們可以被來自太陽紫外線輻射轟擊和電離。

一旦它們被電離，這意味著它們得到了電荷，就能受到太陽風(fēng)中帶粒子的影響。然后，塵?？梢员惶栵L(fēng)拖著走，逐漸加快速度，就像沖浪者捕捉波浪一樣。只要塵埃比太陽風(fēng)慢，塵埃顆粒就會對磁場造成凹陷，這就是航天器磁強(qiáng)計探測到掠過磁場。羅素說：我們很難找到證據(jù)來說服每個人這是正確的。為了測試這個模型，索了衛(wèi)星磁力儀的數(shù)據(jù)記錄，以尋找其他事件。

新研究發(fā)現(xiàn)是2018年1月16日的一次事件，被十幾個航天器探測到。但更好的是，塵埃云從星際空間進(jìn)入地球的磁鞘，這更能揭示問題。研究的假設(shè)是，在地球磁弓激波的上游，太陽風(fēng)比塵?？?，并拖著較慢的塵埃隨之而來。然而，在弓形激波的下游，太陽風(fēng)變慢了，而塵埃卻沒有。這兩個角色顛倒了過來，塵埃將太陽風(fēng)拖入了磁鞘。

通過比較12顆衛(wèi)星在上游和磁鞘內(nèi)的磁場變化，科學(xué)家們可以檢驗這一假設(shè)。研究發(fā)現(xiàn)，在這兩種空間環(huán)境中，磁場變化的模式都符合電離塵埃假說。除了解開這個謎團(tuán)，新觀測還提供了對太陽系中中性物質(zhì)(如巖石、小行星和行星)和帶電物質(zhì)(如等離子體)行為的洞。此前科學(xué)界并沒有真正考慮中性巖石和等離子體之間的界面，當(dāng)粒子足夠小時，這種中性物質(zhì)就會帶電，并受到太陽風(fēng)的影響。

博科園｜研究/來自：美國地球物理學(xué)會

參考期刊《地球物理研究快報》

DOI: 10.1029/2019GL085818

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