來自近地空間12顆衛星的新數據，終於解開了一個關於星際空間“幽靈磁場”的40年謎團。發表在《地球物理研究快報》期刊上的一項新研究發現，來自太空岩石碎裂的細微塵埃正乘著太陽風經過衛星，衛星探測到細小碎片雲是該星際空間區域磁場臨時變化的原因。如果這一發現是正確的，還指出一種新方法來研究太陽系中非常大的領域，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恆星是如何清理星際家庭的。主要作者、中國珠海中山大學的行星科學家賴海榮（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麼多衛星觀測到，還因為它從星際空間一直追蹤到了地球磁鞘。磁鞘是弓形激波背後形成堆積的太陽風，也就是風與地球磁場相遇的區域。在這兩個空間環境中看到磁力事件，讓科學家們的塵埃模型得到了檢驗。
幽靈磁場之謎
這個謎團始於1982年，當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，稱為磁強計，探測到了該星際空間區域磁場長達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、加州大學洛杉磯分校的行星科學家克里斯托弗·羅素還記得這一事件說：磁力儀探測到磁場開始上升，然後變得越來越強，然後下降並趨於平坦。
還以為是彗星經過呢，但那是完全錯誤的。在那之後的幾年裡，羅素和其他科學家用宇宙飛船記錄了更多這樣的磁性事件，持續時間從幾秒鐘到12小時不等，然後提出了一個假設，即它們是由磁化塵埃雲在太陽風中衝浪造成的，那就是這些塵埃粒子由太空中的岩石碰撞而成。碰撞撞碎了岩石，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，就能受到太陽風中帶粒子的影響。然後，塵埃可以被太陽風拖著走，逐漸加快速度，就像衝浪者捕捉波浪一樣。只要塵埃比太陽風慢，塵埃顆粒就會對磁場造成凹陷，這就是航天器磁強計探測到掠過磁場。羅素說：我們很難找到證據來說服每個人這是正確的。為了測試這個模型，索了衛星磁力儀的數據記錄，以尋找其他事件。
新研究發現是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，塵埃雲從星際空間進入地球的磁鞘，這更能揭示問題。研究的假設是，在地球磁弓激波的上游，太陽風比塵埃快，並拖著較慢的塵埃隨之而來。然而，在弓形激波的下游，太陽風變慢了，而塵埃卻沒有。這兩個角色顛倒了過來，塵埃將太陽風拖入了磁鞘。
通過比較12顆衛星在上游和磁鞘內的磁場變化，科學家們可以檢驗這一假設。研究發現，在這兩種空間環境中，磁場變化的模式都符合電離塵埃假說。除了解開這個謎團，新觀測還提供了對太陽系中中性物質(如岩石、小行星和行星)和帶電物質(如等離子體)行為的洞。此前科學界並沒有真正考慮中性岩石和等離子體之間的界面，當粒子足夠小時，這種中性物質就會帶電，並受到太陽風的影響。
博科園｜研究/來自：美國地球物理學會
參考期刊《地球物理研究快報》
DOI: 10.1029/2019GL085818
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