太空中的倾盆大雨,发现促成“电子雨”新机制

带电粒子会正常堆积当地球周围磁层中,参与地球极光产生过程。而加州大学洛杉矶分校团队新研究指出,地球周围辐射带内有种电磁波会引发范围更大的“电子雨”,若未多加注意,可能成为损害卫星或未来太空旅行人体安全的隐形途径。

地球周围磁层充满电子或其他带电粒子,称为范艾伦辐射带(Van Allen radiation belt),其中电子以类似妙妙圈(Slinky)弹簧的形式传播,北极和南极之间来回反弹,当太阳风或太阳风暴吹来,可能将这些粒子吹进地球大气层并促成极光产生。

而某些条件下,辐射带内会产生哨声波(whistler wave)激发电浆电子并使它们加速,最近加州大学洛杉矶分校团队结合ELFIN卫星与NASA THEMIS探测器数据后,从中发现另一种形成更大范围“电子雨”的新机制便来自哨声波,这种电磁波会使电子加速并从范艾伦辐射带(Van Allen radiation belt)掉出,与一般电子雨相比,被哨声波加速产生的电子雨移动更快、影响范围也更大。

研究人员Vassilis Angelopolous解释,可以将范艾伦辐射带想象成充满电子的“太空水库”,当水库满位时,电子会借螺旋方式下降以防止溢出;但当水库冲起大浪,晃动的电子便会溢出边缘形成“电子雨”。

团队进一步表明,当地球磁暴期间,此类型辐射将明显加剧影响地球,对卫星、探测器、宇航员元造成隐性危害,但目前太空天气预测模型尚未纳入由哨声波引起的电子雨,恐因此错失降低预测准确度。

新论文发布在《自然通信》(Nature Communications)期刊。

(首图来源:加州大学洛杉矶分校)