忒彌斯任務(wù)解開極光之謎

唐一塵

一種特殊的極光，像一串發(fā)光的珍珠項鏈，由東向西覆蓋在夜空中，正幫助科學(xué)家更好地了解極光的科學(xué)，以及它們在太空中的強大驅(qū)動力。這些光被稱為極光珠，通常出現(xiàn)在大型極光出現(xiàn)之前，大型極光是由太空中的電風(fēng)暴（被稱為亞暴）引起的。在此之前，科學(xué)家并不確定極光珠是否與亞暴之前的其它極光現(xiàn)象有某種聯(lián)系，或者它們是否由更接近地球大氣層的干擾引起的。

近日，美國宇航局忒彌斯任務(wù)研究人員使用新電腦模型結(jié)合歷史觀測和亞暴中宏觀尺度的相互作用，首次提出了太空中導(dǎo)致這些珠子出現(xiàn)的第一個有力證據(jù)，也證明了它們在地球附近的太空環(huán)境中扮演的重要角色。

忒彌斯任務(wù)首席研究員、加州大學(xué)洛杉磯分校的Vassilis Angelopoulos說：“現(xiàn)在我們可以肯定地知道，這些珠子的形成是太空亞暴觸發(fā)之前一個過程的一部分。這是拼圖中一個重要的新片段。”

當(dāng)來自太陽的帶電粒子被困在地球的磁場環(huán)境中，并進入地球的上層大氣，在那里碰撞導(dǎo)致氫、氧、氮原子和分子發(fā)光時，就產(chǎn)生了極光。通過模擬幾十英里到120萬英里范圍內(nèi)的近地環(huán)境，忒彌斯任務(wù)的科學(xué)家們能夠展示極光珠是如何形成的細節(jié)。

通過提供更廣泛的圖像，新模型已經(jīng)表明，極光珠是由環(huán)繞地球的等離子體中的湍流引起的，等離子體是第四個物質(zhì)狀態(tài)，由氣體和高導(dǎo)電帶電粒子組成。最近發(fā)表在《地球物理研究快報》等期刊上的研究結(jié)果，將最終幫助科學(xué)家更好地了解在極光中看到的旋渦結(jié)構(gòu)的全部范圍。

“忒彌斯觀測現(xiàn)在揭示了太空中的湍流，這種湍流就像閃耀的極光項鏈中的一顆珍珠，照亮了天空。”論文第一作者、奧地利科學(xué)院空間研究所的Evgeny Panov說，“空間中的這些動蕩最初是由更輕、更敏捷的電子引起的，電子的重量是粒子的2000倍，理論上可能發(fā)展成全尺寸的極光亞暴。”