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太阳系边缘发现磁场泡 直径或达近两亿公里(图)

http://www.kexue.com 2011-06-11 08:56:14 新浪科技  发表评论

在太空飞行的旅行者探测器。两艘旅行者探测器于1977年发射升空之后,对外太阳系的木星、土星、天王星和海王星进行了近距离考察,现在它们已经接近太阳系的边缘
在太空飞行的旅行者探测器模拟图

  美国宇航局的旅行者号探测器已经抵达一片此前从未有任何探测器涉足的神秘区域。它们现在距离地球大约90亿英里(约合145亿公里),在广袤的太空深处安静地飞行,并从那里发回太阳系最遥远角落的信息。项目科学家们表示,旅行者探测器刚刚传回了一些非常重要的新发现:我们的太阳系边缘充斥着“泡泡”。

  波士顿大学的天文学家梅拉夫·奥菲(MeravOpher)表示:“旅行者号探测器似乎进入了一片奇异的,充满磁场泡泡的空间区域,这非常让人惊奇。”

  根据数据建立的计算机模型显示,这些泡泡非常巨大,直径超过1亿英里(1.6亿公里),这就意味着即便是高速飞行中的旅行者号探测器也需要数星期才能穿越这样的一个泡泡。旅行者-1号探测器于大约2007年进入了这一“泡沫区”,旅行者-2号于一年后跟进。一开始研究人员们无法搞明白探测器所发回的奇怪数据,但经过仔细分析,现在他们终于恍然大悟。

每一个这样的“泡泡”直径达到约1.6亿公里,大致相当于地球到太阳之间的距离
每一个这样的“泡泡”直径达到约1.6亿公里,大致相当地球到太阳间的距离

  奥菲解释说:“太阳的磁场一直向外延伸至太阳系的边缘,由于太阳本身存在自转,它的磁场也会跟着扭曲缠绕,有点像一位旋转中的芭蕾舞女的舞裙。而在距离太阳非常非常遥远的空间,就是旅行者号探测器目前所处的区域,舞裙的裙摆皱成了一团。”

  当磁场线像这样严重褶皱,就会发生一些有趣的现象。磁场线纵横交错,不断被撕裂也不断发生重连接。(太阳表面发生耀斑也是其近表面磁场重连的结果)。拥挤缠绕的磁场线重新组织,有时发生爆发,从而形成巨大的磁场“泡泡”。

  奥菲的同事,来自马里兰大学的物理学家吉姆·德雷克(JimDrake)说:“我们从未料到在太阳系边缘会发现这样的泡沫状结构,但它们确实存在!”

  但在上世纪50年代有关这方面的理论被首次提出来时,是一个完全不同的猜想。当时科学家们推测在太阳系边缘,磁场线将呈现优雅的弯曲,并最终折回,重新回到太阳表面。但从现在的实际考察来看,这里确存在着这种“泡泡”状的结构,并且和整个太阳的磁场线系统实际上脱离开来了。

新旧两种有关太阳系边缘磁场线特征的观点,这一次旅行者号探测器在太阳系边缘的实地考察将对我们原有的观念产生革命性的影响
新旧两种有关太阳系边缘磁场线特征的观点

  但是旅行者号探测器上装载的高能粒子计数器数据显示,探测器周围的高能粒子量会出现剧烈的起伏,这说明这些泡泡并非到处都有。这可能暗示这一区域在存在“泡泡”结构的同时,可能也确实存在着旧有理论中预测的那种优雅的弯曲情形。但有一点是毫无疑问的,那就是光凭旧有的理论是无法完全解释这一区域的性质的。

  德雷克说:“我们现在仍在努力搞清这些情形究竟意味着什么。”

  有关太阳系边缘的磁场究竟是呈现泡沫状还是非泡沫状的争议对于我们具有重大的意义,因为这将决定我们的太阳系和外部空间之间究竟是如何相互作用的。天文学家将旅行者号探测器目前所处的区域称为“太阳风鞘”。这事实上是太阳系和银河系其他部分的分界线上的广阔过渡区。太阳磁场和太阳风在这里强烈抵挡着大量来自星际空间的侵入:星际气体云、星系磁场,以及宇宙射线等等。那么这些“星系入侵者”将遭遇到太阳系“磁场气泡”(新观点)还是优雅的磁场弯曲(旧观点)呢?

  星系宇宙射线主要是被遥远的黑洞和超新星爆发加速到接近光速的亚原子粒子流。当这些“微型炮弹”试图闯入太阳系的领地时,它们将遭遇太阳磁场的有力阻击,从而阻止它们抵达太阳系内侧。

  奥菲表似乎:“这些磁场气泡可能是我们抵御宇宙射线的第一道防线,目前我们还无法判断它的防护效果如何。”

  从一方面来讲,这种气泡看起来似乎是不堪一击的,它全是漏洞,宇宙射线或许会有一部分被阻挡,但仍有大量的宇宙射线可以穿透这一层防御圈。但在另一方面,它或许可以用大气泡构造困住宇宙射线粒子,从而使它成为太阳系非常好的防护圈。

  奥菲说:“随着旅行者号探测器继续深入这一神秘的空间区域,我们最终将揭开谜底。现在只是一个开端,我知道前面还有更多的惊喜在等待着我们。”(晨风)

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