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金星發(fā)現(xiàn)磁場重聯(lián)現(xiàn)象：或解釋水分損失機制  太陽風(fēng)塑造了金星和地球磁層的形態(tài)，這是一張示意圖，可以看到上部金黃色的是金星，下部藍(lán)色的是地球。這兩顆行星的大小相似，但是不同的是地球擁有內(nèi)部機制產(chǎn)生的強大偶極磁場，這一磁場有效阻擋了太陽風(fēng)粒子的轟擊，保護了地球上的生命  正在金星軌道上運行的歐空局所屬“金星快車”號探測器 新浪科技訊 北京時間4月21日消息，據(jù)歐洲空間局(ESA)網(wǎng)站報道，金星被一層濃厚的大氣層包圍，并且其并不擁有全球性偶極磁場。然而即便這顆行星缺乏磁層的保護，金星附近的空間區(qū)域中確實同樣存在著類似其它行星，如地球一樣的的一些相似之處。其中最新發(fā)現(xiàn)，也是最讓人意外的一點便是近期發(fā)現(xiàn)金星誘發(fā)磁場的磁尾處存在磁場重聯(lián)現(xiàn)象。 可以由內(nèi)部機制產(chǎn)生磁場的行星，如地球，水星，木星和土星，它們的外圍會存在一個看不見的磁層。這一磁層意義重大，它會阻擋太陽發(fā)出的帶電粒子，如電子和質(zhì)子，使其發(fā)生偏移。正是這一特性形成了磁層——一層圍繞行星周圍的巨大“氣泡”，在背離太陽的方向形成一道長長的延伸帶，稱為“磁尾”(magnetotail)。 然而由于金星缺乏產(chǎn)生磁場的內(nèi)部機制，因此它無法阻擋射來的太陽帶電粒子，太陽風(fēng)有時候會直接和金星高層大氣發(fā)生相互作用。然而金星并非完全暴露在這種粒子的轟擊中，它部分受到了一個誘發(fā)磁場的保護。 和在地球上發(fā)生的情況一樣，太陽紫外輻射會剝奪高層大氣原子和分子中的電子，從而形成一層帶電的電離層。這一電離層會和太陽風(fēng)和太陽風(fēng)攜帶的太陽磁場發(fā)生相互作用。在和太陽風(fēng)的長期相互作用過程中，這一高層大氣的區(qū)域可以減緩并偏折入射的太陽風(fēng)粒子，從而同樣形成一層磁層，在背離太陽處，其形狀就像是彗星的尾巴。 數(shù)十年來探測器的空間考察已經(jīng)確認(rèn)在地球，水星，木星和土星磁層中頻繁發(fā)生著磁場重聯(lián)現(xiàn)象。在這一過程磁能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽�，磁場重�?lián)本身是指方向相反的磁力線因互相靠近而發(fā)生的重新聯(lián)結(jié)現(xiàn)象。在地球上，這一機制導(dǎo)致了磁暴和極光的產(chǎn)生。 直到最近，科學(xué)家們?nèi)耘f不認(rèn)為在一顆像金星這樣不擁有磁場的大行星周圍會存在這種重聯(lián)現(xiàn)象。然而，來自中國科技大學(xué)中科院近地空間環(huán)境重點實驗室的張鐵龍教授和一個國際科學(xué)家小組近日在《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版《科學(xué)快報》(Science Express)上發(fā)表文章，宣布他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)首個證明金星誘發(fā)磁場的磁尾處確實存在磁場重聯(lián)現(xiàn)象的證據(jù)。 歐洲空間局(ESA)所屬的金星快車探測器運行在一個近極軌軌道上，這一軌道特性對于某些設(shè)備，如磁強計和低能粒子探測器等進行太陽風(fēng)-電離層-磁尾相互作用機制的探測工作非常理想。在此之前的探測項目，如先鋒-金星號，要么由于軌道特性差異，要么由于探測時正處于不同的太陽活動水平上而未能探測到金星的這一重聯(lián)現(xiàn)象。 2006年5月15日，金星快車號探測器穿過金星磁尾，在這里它探測到一個持續(xù)時間約為3分鐘的轉(zhuǎn)動磁場結(jié)構(gòu)�；谄涑掷m(xù)時間和探測器運行速度的計算顯示這一區(qū)域的寬度大約為3400公里。這一事件發(fā)生于距離金星1.5倍半徑處，即距離金星大約9000公里，科學(xué)家們認(rèn)為這是一個等離子體團。這是一種轉(zhuǎn)瞬即逝的磁場圈層結(jié)構(gòu)，一般發(fā)生于行星磁尾發(fā)生重聯(lián)時。 對于金星快車數(shù)據(jù)進行的進一步分析顯示出更多證明金星磁場與磁尾處等離子體之間存在能量交換的證據(jù)。數(shù)據(jù)同樣顯示在很多方面，金星磁層就像是一個縮小的規(guī)模的地球磁場。 地球的情況是，磁場重聯(lián)現(xiàn)象一般發(fā)生在背陽處10-30倍地球半徑處的磁尾和等離子體片位置上。由于地球的磁場要強大的多，可以推斷金星的磁場重聯(lián)如果存在，則應(yīng)當(dāng)發(fā)生在其背陽處1~3倍半徑位置。而這正是金星快車號探測器數(shù)據(jù)所證實的。 張鐵龍教授表示：“等離子體團在一些行星的磁層中非常常見，如地球，木星等，但是對于一顆不擁有磁場的行星，如金星這種情況，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象讓人預(yù)想不到�！睆埥淌谑沁@篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上論文的第一作者。他本人是金星快車飛船磁強計設(shè)備的首席科學(xué)家，同時也是位于奧地利格拉斯的空間研究院高級研究科學(xué)家。 |
