汪毓明:從太陽到行星

2020-11-02 中國科大新創基金會

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以下新聞來源於石頭科普工作室

古希臘哲學家赫拉克利特說:「太陽,每天都是新的!」太陽有著豐富的結構,而且經常發生劇烈的變化。例如,太陽上最劇烈的爆發活動之一——日冕物質拋射(CME)是太陽系內規模最大、程度最劇烈的能量釋放過程。現代社會電子通信設備的高度普及,使得太陽活動對地球的影響越發不可忽視,若想要更好地指導生產生活,就得摸清楚「太陽的脾氣」。中國科大汪毓明老師的研究對象正是太陽以及空間環境。

源自太陽西側的日冕物質拋射為何比東側更易影響地球?多重磁雲是如何形成的?磁雲與磁雲相撞後,動能為何不減反增?採訪剛剛開始,汪老師就拋出了幾個硬核問題。果然如畢導打趣的一樣,「中科大汪毓明老師,10秒的自我介紹都要捧著PPT講工作。」

在科研早期,把課題做深做透

從他作為一個科研萌新、一直到前幾年,汪老師申報獎項的科研成果匯總了多年以來的一系列工作。「這些成果是與我的導師王水院士、葉品中教授、申成龍教授長期以來合作完成的。」其團隊對於日冕物質拋射(CME)源區的研究進展令人矚目,日冕物質拋射是等離子體從太陽日冕噴射到行星際空間的動態事件,是太陽大氣中最猛烈的活動之一,部分CME在跨過漫長的日地距離後仍能對地球空間的電磁環境產生顯著的影響。「如果我們針對抵達地球的CME事件,回溯到太陽,會看到其源區顯現出日面東西兩側的不對稱性。換言之,CME在行星際空間的傳播軌跡很可能是彎曲的,這種彎曲使得源自太陽西側的日冕物質拋射更容易到達地球。」汪老師概括,「這也是我們國際上引用較多的一項工作。」

汪老師團隊另一廣為人知的系列工作始於02年第一次發現並確認多重磁雲事件。磁雲是CME在行星際空間的產物,是強地磁暴最重要的行星際驅動源。CME爆發高年期間,磁雲在行星際空間中你追我趕、相互作用,就會形成多重磁雲結構。緊接著,2012年,課題組首次觀測到磁雲與磁雲之間的超彈性碰撞,碰撞後系統的總動能不減反增。「常見的非彈性碰撞會消耗動能,即使是完全彈性碰撞,總動能也是不變的。距離太陽很遠,系統的勢能幾乎可不計,那麼能量是來自哪裡呢?」汪老師並沒有吊我們胃口太久,「通過數值模擬工作,13年我們發現碰撞過程中獲得的額外動能主要來自於磁雲內部的磁能。」

現階段,追求科學研究的開創性

科研大佬也會頭疼選題。「我在現在這個階段,再回過頭來看科研生涯早期的選題,會覺得題目還是太小,雖然有一定系統性,但是層次還不夠高,不足以成為傳世傑作。」諸多榮譽加身,隨之而來的也是壓力和責任。當一個領域做的足夠深入,是否應該勇敢走出舒適區,嘗試解決更宏大的科學問題?汪老師坦言自己從兩年前開始一直在拓展科研方向。「我以前主要是做太陽和行星際物理,現在拓展到了行星科學,帶著兩個學生一個做火星一個做木星。」

不久前由我校研製的、跟隨「天問一號」升空的火星環繞器上的磁強計,是我國重大航天項目裡首個由高校承擔研製的單機級科學載荷。「去一趟深空不容易,放什麼樣的載荷,探測什麼樣的科學,都需要反覆論證。」科學載荷升空前的調研和準備工作往往需要提前多年開展,「所以我們不僅要做前沿的科學,也需要超前的眼光來部署研究方向和經費。」

寄語年輕人

面對鼓勵多發文章的科研圈現狀,追求「獨立探索」可能會讓人不禁捏把汗。對於記者提及的科研圈「填坑」、「灌水」等現象,汪老師坦言,「我自己都不知道我挖的這個坑,是個金礦還是個幾乎啥都沒有的爛礦。」無限風光在險峰,科學的探索性和不確定性不是更讓人著迷麼?汪老師呼籲研究生們在接受學術訓練時,儘可能地去加強獨立思考、獨立解決問題的能力,也就是獨立科研的能力。「年輕人還是得有闖勁兒,勇於嘗試新的方向。」

汪老師自2014年起擔任中國科大地空學院執行院長至今,已經是第七個年頭了。聊起日常工作,他提到了讓人意想不到的一點,「從事行政工作雖然牽制了我大量的時間,但有一點特別好,那就是逼著我到處聽報告。聽學院裡各個專業不同方向的報告、學校裡各個學科的報告。一開始啥也聽不懂,慢慢地才能聽明白一些。其他學科追求解決什麼樣的科學問題,他們用的什麼方法,跟我們的學科有什麼關係——比如我研究太陽和空間物理,其實跟地球的宜居性、氣候變化、行星的形成、板塊的運動等都有關係,多了解其他方面的知識,我就能把一個個圖像慢慢串起來。這樣自然而然的,多學科交叉的想法在我腦海裡成型。這對知識維度的豐富、知識體系的構建、乃至科學觀的完善都是莫大的幫助。」 因此,汪老師鼓勵同學們多聽其他領域的報告,保持思想的開放。

「拓展方向確實很難,就像是又讀了一個PhD。我們去探索十個方向,可能有九個最後都要扔到垃圾桶裡;但只要成功了一個具有開創性的工作,這便值得了。這才是做科研的意義。」

願科大師生勇攀科學的高峰,不斷創造!

汪毓明個人簡介

汪毓明,教授、博士生導師、國家傑出青年科學基金獲得者、教育部長江學者特聘教授、萬人計劃科技創新領軍人才。

2003 年畢業於中國科學技術大學空間物理專業獲博士學位。2004年留校工作被聘為副教授,2005年底晉升為教授。現為中國科學技術大學地球和空間科學學院執行院長、中國科學院比較行星學卓越創新中心主任、中國科學院近地空間環境重點實驗室常務副主任、中科院B類先導專項「類地行星的形成演化及其宜居性」首席科學家。

主要從事日冕與行星際介質動力學和行星科學方面的研究,至今已發表SCI論文160多篇,引用3000多次,受到國際同行的廣泛認同和高度評價。曾先後獲得中國地球物理學會傅承義青年科技獎、第十二屆中國青年科技獎、首屆陳嘉庚青年科學獎、教育部自然科學一等獎、首屆科學探索獎等獎項和榮譽。曾擔任國家自然科學基金委員會地球科學部第七屆專家諮詢委員會委員、美國地球物理學會(AGU)旗下百年期刊《JGR - Space Physics》主編、AGU地球和空間科學卓越教育獎評獎委員會委員。

新聞來源:石頭科普工作室 ,作者zunzun & 渡鴉,校閱:夕秀

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