全球首次 中國科學家發現太空合聲:深入研究為太空探索保駕護航

撰文:林芷瑩
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北京航空航天大學(北航)的科研團隊日前發布最新研究成果,在世界上首次發現距離地球16萬公里處遙遠太空的「太空合聲」,並發現全新的合聲波產生機制。通過深入研究「太空合聲」,為人類探索太空的路上保駕護航。

《央視新聞》報道,「太空合聲」學名為合聲波,是一種電磁波,傳統觀點認為它的產生與地球磁場有關,若將地球磁場的磁力線想象為兩端固定在地球南北磁極區的琴弦,當太陽風的能量到達地球時,與地球磁場相互作用,就會激發出頻率特徵類似於清晨鳥兒齊鳴合奏聲的電磁波。

中國科學院院士、北京航空航天大學空間與地球科學學院院長曹晉濱介紹,「太空合聲」是空間中一種低頻的電磁波,頻率可以從一百赫茲到幾千赫茲。

中國科學院院士、北京航空航天大學空間與地球科學學院院長曹晉濱。(央視)

20世紀50年代以來,全球與空間探索有關的科學家對合聲波進行大量觀測研究,認為合聲波主要發生在近地空間的地球偶極磁場區域。

北航科研團隊利用一個科學探測器數年收集的海量數據,首次發現距離地球16萬公里處的合聲波,同時還發現全新的合聲波產生機制,突破全球科學界延續70多年的傳統認知。

專家介紹,合聲波作為地球和行星空間等離子體中幅值最強的電磁波動之一,具有能夠將電子加速到接近光速的能量,且只需要很短的空間尺度就能加速。一旦被加速,這些高能電子就會變成「殺手電子」,嚴重危害航天器穩定運行和航天員健康安全,「甚至有時候可能是致命性的」。

合聲波具有能夠將電子加速到接近光速的能量,一旦被加速,這些高能電子就會變成「殺手電子」。(央視)
合聲波具有能夠將電子加速到接近光速的能量,一旦被加速,這些高能電子就會變成「殺手電子」。(央視)

北航科研團隊通過觀測,證實合聲波不僅在近地空間存在,在遠離地球的非偶極磁場區域同樣也能存在的理論依據。惟時至今日,科學界仍未能全面掌握合聲波的產生和傳播機制。

合聲波產生的高能粒子會形成壯觀的極光,但同時對航天器、人造衛星、航天發射、載人航天等帶來巨大威脅,全球所有航天大國的空間天氣預測系統都將合聲波列為重要內容。

合聲波產生的高能粒子會形成極光。圖為2025年1月1日夜晚,黑龍江齊齊哈爾市的極光。(新華社)
2024年10月11日,新西蘭南島昆斯敦(皇后鎮,Queenstown)的極光。(新華社)

曹晉濱介紹,通過研究合聲波是如何產生,如何加速高能電子,就可以提前預報高能電子輻射帶的演化,減免對衛星的損害。

相關研究成果已在國際知名學術期刊《自然》(Nature)上發表。