[圖文]卡西尼飛船拍攝的土星上極為壯觀的極光現象 | 陽光歷史

 

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[圖文]卡西尼飛船拍攝的土星上極為壯觀的極光現象

2015年10月04日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 237 次


卡西尼飛船拍攝的土星上極為壯觀的極光現象


  哈佛史密森天體物理中心最新研究成果顯示:有些距離其恆星較近的氣態系外行星上由於恆星高能粒子流的作用,將出現全球性的極光現象。如果地球上的極光現象是令人印象極為深刻的,那麼就應該想像一下那些位於太陽系以外的行星上(例如軌道距離其恆星較近的大質量氣態行星)產生的極光是何種情形。而由美國國家航空航天局的卡西尼飛船紅外光譜成像儀拍攝的合成圖像顯示,土星南極地區雲層頂部的出現極為絢麗的極光情景。


  較為靠近恆星的系外行星上能接觸到恆星自身強大的磁場,如果這個現象發生在熱木行星上(質量接近或者超過木星),則產生的極光將是地球上極光亮度的100至1000倍,將顯示出非常的夢幻般的絢麗。不僅如此,有一項新的研究進一步發現:這些系外行星上產生的極光不僅僅在兩極地區的大氣中,而是能「波及」整個行星,使得整個星球看上去就像一個神奇的世界。


  據哈佛史密森天體物理中心博士後研究員奧弗科恩(Ofer Cohen)介紹:任何人都有興趣想看一看系外行星神奇壯麗的極光到底是什麼樣。對於人類這樣居住在一顆行星上的高等文明生物而言,空間「天氣環境」將越來越被重視起來,因為發射到地球軌道上的人造衛星將信息傳送到地球的任一地點都需要涉及到電磁等原理,而來自太陽的高能粒子風暴很容易使得這些昂貴的電子設備受損,例如衛星電視直播、GPS全球定位等。


  而太陽風暴等空間天氣環境不僅能威脅到軌道上的衛星,還能對地面上的整個國家電網等設施造成大規模故障。當高能粒子風暴撞擊到行星的磁層時,就可能撕開一個缺口,這就使得後續的大量的高能粒子流進入行星磁場。當這種情況發生在地球上時,我們就會在高緯度地區看到極光的爆發,這就是著名的北極光和南極光。極光產生過程中,同時也會使得大氣層中出現強大的電流,如果作用於地面上的電網設施,就會造成大面積的停電。


  但是,如果系外行星距離其恆星較近,只有幾千萬公里,這個距離小於地球到太陽的1.5億公里會出現什麼情況呢。科恩和他的研究小組利用計算機來模擬這種極端的空間天氣環境,模擬出類似太陽的日冕物質拋射在系外行星中擊中在軌道上運行的熱木行星的情景。


  一顆如此靠近恆星的系外行星在日冕物質拋射時將接受到密度更大的高能粒子,這個密度值比地球上的要高出許多,這是因為日冕物質在空間中飛了將近1.5億公里才到地球上,密度就下降了很多,而對於那顆系外行星而言,將是直接面對恆星的「噴火的咽喉」。由於地球上所看到的極光現象所體現的物理定律在宇宙中具有普適性,地球上極光形成機制和系外行星上的全球性極光的機制是一樣的。但是,就影響程度而言,史密森天體物理中心另一位科學家Vinay Kashyap認為:系外行星上的極光將極為恐怖的天體現象,其規模遠不是太陽系中所看到的能比擬的。


  隨著恆星等離子體高速撞擊系外行星的大氣,其能量將比地球上的高出100-1000倍,極端的條件造成的影響將會迅速席捲至整個星球。史密森天體物理中心研究小組預測:全球性的極光爆發將從系外行星的北極蔓延到南極,並在赤道位置產生較亮的爆發,過程至少超過6個小時,最終由磁暴能量消散。


  令人驚訝的是,即使整個行星發生強烈的極光現象,行星的磁場將自動切換到保護模式,抵禦高能粒子風暴的進一步侵蝕,「無形的力場」將保護大氣層免受更大的高能粒子的撞擊。這個研究是非常有意義的,這種行星大氣模式可以用來尋找外星生命。例如紅矮星就是一個極有吸引力的目標,外星人搜尋計畫中認為其比較容易被發現。再者,其內部氫核聚變較慢,放出的能量也比太陽這類恆星少,因而壽命也較長一樣,其周圍的可居住帶也會相對較近一些。所以,在這些恆星周圍如果存在外星人,那他們將看到極為壯觀的行星極光。


  然而,科恩的研究成果已經表明:巨大的氣態系外行星具有保護自身免受進一步恆星高能粒子流衝擊的機制,因此這個研究還可以縮小範圍,推廣到類似地球這樣巖質行星上,是否能找到類此的磁場自我調控機制。如果這類行星上存在外星生命,並且已其演化至能進行星際航行的文明,那麼他們應該對來自他們恆星的高能粒子極為感興趣,強烈的恆星風能激勵他們研製出極為先進的利用太陽帆進行星際航行的太空梭。


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