[圖文]全球性磁場 論弓形激波區
展示的是地球的全球性磁場,可以看到磁場前端的弓形激波區。圖像中央位置是地球,被自身的磁場包圍,在圖中磁場被用紫色線條描繪出來。而右側的亮藍色半月形區域便是弓形激波區。圖中還有很多金色區域,其代表的是太陽風中的高能帶電粒子,它們中的很多都被地球磁場捕獲了。
每時每刻都有大量的太陽帶電粒子衝入太空,時速高達每小時100萬英里(約合160萬公里),這就是所謂的太陽風。地球磁場在地球周圍構建了一個巨大的「氣泡」,阻隔了絕大部分此類粒子,從而保護這顆星球上的生命免受傷害。在地球的向陽一側,太陽風劇烈地衝擊著地球的這個縱深達數十萬英里的保護層,形成一層弓形激波。
而對於月球而言,科學家們認為月球並不具備類似的保護層,然而近期的研究卻證明這一結論是錯誤的:月球同樣擁有這樣的保護層,儘管其強度要脆弱的多。
月球不具有全球磁場,因此科學家們認為月球不可能存在弓形激波或是其它類似的與太陽風之間發生的相互作用機制,月球所經歷的僅僅就是太陽風對其表面的激烈「轟炸」而已。加州大學伯克利分校的安德魯·波普(Andrew Poppe)說:「一般認為太陽風可以長驅直入,直接轟擊月球地表,這是毫無阻礙的。」然而由來自不同國家的多個環月探測器進行的探測卻顯示月球的確同樣存在著對太陽風的「阻滯」作用。
加州大學伯克利分校的賈斯彭·赫拉卡斯(Jasper Halekas)博士表示:「我們在月球的向陽面觀測到電子束和離子噴流。」
這些現象是在距離月面1萬公里的距離上被觀測到的,它在朝向月球的太陽風中引發了某種擾動,對這一部分太陽風的運行方向和密度產生了影響。
這裡的電子束最早是由美國宇航局的月球勘測者飛船發現的,而與此同時日本的「輝夜姬」,中國的「嫦娥」和印度的「月船」探測器都在較低的高度上探測到離子噴流。而美國宇航局的ARTEMIS飛船則同時觀測到了兩者,另外它還在月球向陽面前方距離遠得多的位置上的等離子體層中探測到電磁和靜電波。
赫拉卡斯表示:「有了ARTEMIS探測器的數據,我們就能對這一等離子體環和其中的擾動進行更好的觀測,這些等離子體距離月球的距離之遠讓人意外。」
美國宇航局戈達德空間飛行中心的研究小組成員威廉·法瑞爾(William Farrell)表示:「在地球磁層向陽面前端存在的前端激波區早已為科學界所知,但是在月球上發現類似的結構讓人大感意外。」
對於成因機制的探索
計算機模擬顯示在月球地表附近存在一個由陽光和太陽風流動形成的複雜電場。模擬顯示這一電場可以產生電子束:當太陽紫外線轟擊月球地表物質時,這些物質會釋放出電子,隨後這些電子就會被這一電場加速。與此同時,相關模擬還顯示當太陽風中的離子撞擊月面某些地區的殘餘磁場時就會被反彈,並以非常發散的方式反射回太空,形成一種「噴泉」形態。這些離子中絕大部分帶有正電荷(質子),其實就相當於氫原子核,這是太陽風中最常見的物質。波普說:「在月面上方僅數米的高度上發現了電場和磁場,並且它們能造成太陽風中遠在數千公里之外位置上的擾動,這真是讓人意外。」