研究发现：地球拥有“隐形太空护盾”

西班牙《趣味》月刊网站 6 月 19 日发布消息，地球存在着一个“隐形太空护盾”。缘何说？原来一种鲜为人知的电场力，正发挥着将太空中最危险的电子之一驱离地球的作用。这项新发现，恰恰揭示了一种此前被忽视的机制，未来或许对卫星、宇航员乃至更多太空任务的保护大有裨益。

地球并非孤身一人驰骋于浩瀚宇宙。除了众所周知的能抵御大部分太阳辐射的大气层和磁场，再往上数千公里处，还存在两个庞大的环形区域，即范艾伦辐射带。地球磁场在此捕获了来自太阳风及其他来源的带电粒子。

美国《地球物理研究快报》曾提及，某国际团队的研究，指出有一个过程，其对消除超高速粒子的作用，可能远超先前的预估。多年来，空间物理学家一直在探索，究竟是什么样的过程，将地球附近能量最高的电子从辐射带中驱赶出去。人们普遍将这种现象归因于电子与地球磁层中各种电磁扰动之间的相互作用。可观测记录中，仍旧存在一些难以用常规模型解释的差异。

这一次，研究人员的目光投向了“合唱波”。这是地球磁层中频繁出现的自然无线电信号，之所以得名，是因为当这些信号变成声音时，听起来像是鸟儿的鸣叫。在范艾伦辐射带的动力学过程中，这些波扮演着关键角色。依据具体情况，它们既能将电子加速至接近光速的能量，又能让部分电子最终掉入大气高层。

以往，大部分研究都集中在那些几乎与磁场平行传播的合唱波上。不过，美国范艾伦探测器在 2013 年至 2015 年间取得的数据，却带来一个不小的惊喜：大量信号，其倾斜角度远比原先认知的要大得多。研究人员分析了探测器记录的超过 1000 万条光谱信息。在分析过程中，他们偶然发现，某些极端倾斜的波，有一种非常特殊的性质。

在常规合唱波中，电磁分量是主导。然而，对于这些倾斜角度极大的波而言，电场的贡献率却大幅增加。它们的波形展现出准静电特性，与常规合唱波形成了鲜明的对比。研究团队指出，电能与磁能的比例通常高达 0.5，而在近乎平行传播的合唱波中，这个比例一般低于 0.1。这一差异，恰恰反映出这些信号与周围环境能量交换方式的转变。科学家们将这类波命名为“高度倾斜的准静电合唱波”，简称 HOQE。

那么，这些波究竟是如何影响困在范艾伦辐射带中的电子呢？研究团队将探测器收集的数据，同能够模拟磁层实际条件的先进数值模拟方法相融合。结果令人颇感意外。HOQE 展现出相当强的能力，能够将能量高达 2 兆电子伏特的电子进行散射。在某些轨道上，这种作用力之强，足以使 HOQE 成为消除高能粒子的主要途径。当这些电子被偏转得足够厉害时，便会脱离原本围绕地球的轨道，最终被大气层上部吸收。换句话说，磁层自带的“清洁”机制，正在默默地减少一部分潜在的有害粒子。/ 来源：科普中国