據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將計(jì)算機(jī)模擬與宇宙飛船觀測(cè)到的細(xì)節(jié)精確結(jié)合，不僅可以解開(kāi)高能電子加速之謎，也能提升對(duì)于可損害衛(wèi)星的太空高能電子流的預(yù)測(cè)能力。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在本月26日的《自然·物理學(xué)》雜志上。

此項(xiàng)研究借助了橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的巨型計(jì)算機(jī)，利用2.5萬(wàn)個(gè)處理器平行工作，耗時(shí)11天來(lái)追蹤在磁重連事件過(guò)程中多達(dá)1180億個(gè)模擬太空粒子的運(yùn)動(dòng)。科學(xué)家使用了洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）開(kāi)發(fā)的等離子體物理代碼，嚴(yán)格分析了磁重連的演變。

此前困惑物理學(xué)家的是在磁重連事件中產(chǎn)生的高能電子數(shù)量。根據(jù)理論，地球磁尾中的等離子體（帶電氣體）應(yīng)該是一個(gè)近乎完美的導(dǎo)體，高能電子不可能沿磁場(chǎng)線的方向維持一個(gè)電場(chǎng)，但這個(gè)場(chǎng)正是加速電子所需的。

MIT物理系副教授簡(jiǎn)·艾格代最初曾提出過(guò)一個(gè)理論來(lái)解釋地球磁尾中的大規(guī)模電子加速，即一種由太陽(yáng)風(fēng)引發(fā)的、從地球向外席卷的廣大和強(qiáng)烈的磁場(chǎng)，直到這次他們從計(jì)算機(jī)模擬中獲得了新的數(shù)據(jù)。新模擬顯示地球磁尾的活躍區(qū)域，即磁場(chǎng)內(nèi)重連事件的發(fā)生地，要比之前設(shè)想的大1000倍。這意味著由這些事件激發(fā)的空間，大到足以解釋在飛船任務(wù)中探測(cè)到的大量高速電子。

科研人員解釋說(shuō)，太陽(yáng)風(fēng)延伸了地球磁場(chǎng)的場(chǎng)力線，這個(gè)場(chǎng)就存儲(chǔ)了像橡皮筋一樣可伸展的能量。當(dāng)平行的場(chǎng)力線忽然重新連接時(shí)，它們會(huì)猛然同時(shí)釋放高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏特的能量，就像釋放橡皮筋一樣，推動(dòng)電子返回地球，并同時(shí)影響上層大氣。這種直接或間接的影響能引發(fā)上層大氣等離子體的發(fā)光，形成極光，在夜空中壯觀地顯示。

雖然這一分析目前只針對(duì)地球的磁尾現(xiàn)象，但研究人員表示相似的現(xiàn)象也可能發(fā)生在包含太空中磁化等離子體的更廣區(qū)域，例如太陽(yáng)日冕物質(zhì)噴射所占據(jù)的區(qū)域就可比理論預(yù)想的大1萬(wàn)倍，又或者是深空中環(huán)繞脈沖星和其他高能量物體的更大區(qū)域�？茖W(xué)家希望未來(lái)能夠?qū)嵤┽槍?duì)太陽(yáng)日冕物質(zhì)拋射的模擬，而這一模擬可擴(kuò)大規(guī)模達(dá)100倍。這對(duì)于學(xué)界更好地了解等離子體的特性等將大有裨益。