忒彌斯任務解開極光之謎

2020-08-17 科學網

作者：唐一塵

2011年9月17日，從國際空間站上看到的極光珠。圖片來源：NASA

一種特殊的極光，像一串發光的珍珠項鍊，由東向西覆蓋在夜空中，正幫助科學家更好地了解極光的科學，以及它們在太空中的強大驅動力。這些光被稱為極光珠，通常出現在大型極光出現之前，大型極光是由太空中的電風暴（被稱為亞暴）引起的。在此之前，科學家並不確定極光珠是否與亞暴之前的其他極光現象有某種聯繫，或者它們是否由更接近地球大氣層的幹擾引起的。

近日，美國宇航局忒彌斯任務研究人員使用新電腦模型結合歷史觀測和亞暴中宏觀尺度的相互作用，首次提出了太空中導致這些珠子出現的第一個有力證據，也證明了它們在地球附近的太空環境中扮演的重要角色。

忒彌斯任務首席研究員、加州大學洛杉磯分校的Vassilis Angelopoulos說：「現在我們可以肯定地知道，這些珠子的形成是太空亞暴觸發之前一個過程的一部分。這是拼圖中一個重要的新片段。」

當來自太陽的帶電粒子被困在地球的磁場環境中，並進入地球的上層大氣，在那裡碰撞導致氫、氧、氮原子和分子發光時，就產生了極光。通過模擬幾十英裡到120萬英裡範圍內的近地環境，忒彌斯任務的科學家們能夠展示極光珠是如何形成的細節。

通過提供更廣泛的圖像，新模型已經表明，極光珠是由環繞地球的等離子體中的湍流引起的，等離子體是第四個物質狀態，由氣體和高導電帶電粒子組成。最近發表在《地球物理研究快報》等期刊上的研究結果，將最終幫助科學家更好地了解在極光中看到的旋渦結構的全部範圍。

「忒彌斯觀測現在揭示了太空中的湍流，這種湍流就像閃耀的極光項鍊中的一顆珍珠，照亮了天空。」論文第一作者、奧地利科學院空間研究所的Evgeny Panov說，「空間中的這些動蕩最初是由更輕、更敏捷的電子引起的，電子的重量是粒子的2000倍，理論上可能發展成全尺寸的極光亞暴。」

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1029/2020GL088227

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