【48812】“迟到20年”的发现: 月球竟在地球大气层中

时间: 2024-06-13 20:54:12 |   作者: 等离子表面处理

  大规模包裹地球的地冕,阻挡了吹向地球的太阳风,避免远紫外辐射直接抵达地上,维护了地球这颗湛蓝星球的水圈和生物圈。换而言之,这种带有磁场的类地行星的冕,为维护行星外表有几率存在的生命环境和生命本身供给了支撑。

  在一项研讨中,研讨人员剖析了1996年至1998年期间在日地第一拉格朗日点3次搜集的地球大气散逸层数据,确认了地冕(地球大气的最外层)观测成果:地球的大气层一向延伸到约63万千米的高度,相当于100个地球半径。这就从另一方面代表着,月球也被包裹在地球的大气层中。

  这必定论推翻了以往人类关于地冕规模的认知:此前科学家估量地冕层约有9—10个地球半径高,月球距地球大气的最外层32—34万千米。

  2020年以来,针对新一轮太阳活动峰年的到来,该研讨团队还继续监测了太阳风及其对地冕的冲击效果。

  “对大规模地冕的发现,进一步拓宽了人类对行星大气构成和存在的认知,也拓宽了对中心恒星与行星(如太阳与地球)大气相互效果的认知。”中国科学院国家地理台研讨员平劲松向科技日报记者表明。

  地球外表包围着的大气被称为大气层,从内到外分别为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。作为散逸层的一部分,地冕坐落地球大气的最外层,一向延伸到行星际空间。

  “该研讨团队近年的空间观测发现,地冕层的高度最远可以延伸到100个地球半径,连月亮也不能置身其外。”平劲松指出,这一研讨定论的要害根据,是美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)联合研发的太阳和日光层地理台SOHO,搭载的太阳风各向异性探测器SWAN载荷记录了太阳风和地冕氢气的互动数据,发现在间隔地表63万千米的高度,仍然存在太阳风与地球等离子体的相互效果。

  他介绍道,地冕层首要散射来自太阳的远紫外线,本身还会宣布弱小的紫外光线,可是同太阳辐射比较,地冕层宣布的辐射微乎其微。地冕层的形状看起来有点像飞临太阳邻近的彗星尾巴。

  从构成成分上看,地冕层与地球大气其他层很不相同。例如,地冕层是以氢、氦原子和离子为首要成分的低密度气晕,而1000千米高度的地球大气层,首要由氮、氧、二氧化碳和水等分子,以及离子组成。此外,在地球下部大气和冕层之间,还存在等离子体层过渡带。

  “大规模包裹地球的地冕,阻挡了吹向地球的太阳风,避免远紫外辐射直接抵达地上,维护了地球这颗湛蓝星球的水圈和生物圈。换而言之,这种带有磁场的类地行星的冕,为维护行星外表有几率存在的生命环境和生命本身供给了支撑。”平劲松说。

  值得一提的是,对大规模地冕的发现含义严重,更为行星科学增加了新的研讨内容。“这项发现向科学家提出了全新的有待探究的疑问。例如,在行星从星子集合坍缩成行星然后演化的过程中,星冕从何时发生、怎么安稳存在?又如,类地行星的冕和气体行星的冕,在成分、演化上有何异同?”平劲松说。

  不只地球有冕层,太阳系中的金星、火星、水星和木星都有自己的行星冕。太阳作为一颗恒星也有自己的恒星冕,即人们熟知的日冕。

  行星冕与恒星冕的差异很大。平劲松解释道,恒星,特别是如太阳这样年青的恒星,在其最外层都存在一层比较厚的、很淡薄、密度极低的大气分层,这便是恒星冕。恒星冕的厚度可达几百万千米以上,温度可达几百万摄氏度或更高,可以彻底电离其间的氢、氦原子,构成等离子体。恒星冕中首要是质子、高度电离的离子和高速的自由电子。这些带电粒子运动速度极快,致使不断有带电的粒子挣脱中心恒星的引力捆绑射向外围,构成恒星风。恒星冕中的气体源源不断地发生于底部的光球层,保持了恒星冕本身的存在。

  “而行星冕中的离子会与恒星风质子进行电荷交流,导致其‘寿数’大约只要几十天,这也使得行星冕的巨细规模遭到限制。”平劲松着重。

  由于上述差异,从地理观测视点,行星冕更难于被观察到,恒星冕的观测则更简单。平劲松称,恒星冕不只在光学波段有辐射,在射电波段也存在爆发辐射,因此可以在多个电磁波频段被人类观测到。不过,行星冕也并非奥秘到不为世人所见,科学家们也曾使用多种探测器,一睹了行星冕的“芳容”。

  地冕吸收了来自世界空间天体的紫外辐射,阻挡了科学家从地上或从行星空间使用电磁波的紫外、特别是中远紫外波段,去观测世界星斗的时机。

  所以科学家另辟蹊径。“在这些波段,科学家只能凭借飞行在地冕中高层或在其之外的紫外望远镜,如设置在日地体系的拉格朗日平动点,来躲避地冕对紫外波段的吸收搅扰,打开地理观测。”平劲松表明。

  通常在光学波段,地理学家是经过系外行星遮挡比其大的中心恒星的光度改变,来搜索适合人类寓居的天体。平劲松介绍:“由于地冕的存在,科学家会在系外行星遮挡中心恒星时,在紫外波段监测与氢、氦原子亲近相关的特定波长的紫外电磁波辐射吸收,来断定地冕的存在和尺度,然后推定系外行星被维护的情况和其上存在生命的概率。”

  除了紫外波段和光学波段,使用地冕以及类地行星冕可以辐射数千米到数十米波长的无线电电磁爆发信号特性,科学家能凭借十分活络的地上无线电设备,经过搜索、监测系外行星在这个波段的电磁波辐射,来寻觅更多的系外类地行星候选天体。

  虽然地冕的存在给地理观测造成了必定的阻止,但走运的是,地冕为人类观测其本身留下了一扇窗。

  “它们会吸收太阳远紫外波段氢和氦的电磁波辐射,遭到辐射激起的氢、氦原子和离子会宣布弱小的紫外辐射,然后可以被远离地球的探测器看见。”平劲松说。

  此次研讨的地冕数据,便是来自于1995年发射升空的SOHO搭载的太阳风各向异性探测器SWAN。该探测器绕太阳公转并对太阳打开研讨。此外,它还能丈量来自地冕的光线。令人惊奇的是,这批数据是SOHO于1996年至1998年间获取。因此,这项最新研讨发现被戏称“迟到了二十年”。

  我国嫦娥三号月球探测器于2013年末发射升空并成功下降至月球正面之后,也曾“看到”过地冕,并证明了介于电离层和磁层之间的地球“等离子体层”的存在。嫦娥三号携带了观测地球外层大气等离子体层的紫外望远镜,监测到了地冕跟着时刻改变的“倩影”。