北京時間8月7日消息，據(jù)國外媒體報道，在對太空中的帶電粒子進行觀測時，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞地球的“粒子颶風”。這些高能帶電粒子是所謂的范艾倫輻射帶的一部分。范艾倫輻射帶由地球磁場俘獲的帶電粒子構(gòu)成，形成兩個環(huán)繞地球的同心環(huán)。
自1958年首次發(fā)現(xiàn)范艾倫輻射帶以來，天文學(xué)家一直在追蹤粒子的這種超級加速度的源頭。由于高能粒子的驚人加速度，如果衛(wèi)星要在輻射帶內(nèi)逗留很長時間，就不得不安裝防護盾以保護敏感組件。美國宇航局的兩顆太空探測器獲取的數(shù)據(jù)顯示，這些粒子可能因局部加速效應(yīng)增加動力，整個過程與地球溫暖海水蒸發(fā)驅(qū)動颶風類似。
這一理論可以解釋范艾倫輻射帶為何會改變形狀，因為粒子數(shù)量在不同條件下增多或者減少。太空學(xué)家認為這是一項非常重要的發(fā)現(xiàn)，原因就在于可用于解釋環(huán)繞土星和木星以及類日恒星的高能輻射帶。環(huán)繞地球的輻射帶是美國愛荷華州大學(xué)科學(xué)家詹姆斯-范艾倫1958年發(fā)現(xiàn)的。當時，他參加了美國的第一項太空任務(wù)。
一些研究人員認為這些輻射環(huán)內(nèi)的電子來自于地球磁氣圈。磁氣圈是環(huán)繞地球的一個太空區(qū)域，里面的帶電粒子受到地球磁場的束縛。在靠近地球過程中，由于受到的磁場強度增大，這些粒子以更大速度移動并進入一個環(huán)繞軌道。這種加速過程需要幾周時間并且只出現(xiàn)在逐漸變化和增長的輻射帶。
上世紀90年代，衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了范艾倫輻射帶的能量和形狀以比最初估計更快的速度發(fā)生改變。這一發(fā)現(xiàn)孕育出有一種理論，即帶電粒子并非來自于地球磁氣圈，而是輻射帶內(nèi)電場剝離附近原子的電子并對其進行加速的結(jié)果。
2012年8月，宇航局發(fā)射了兩顆范艾倫探測器，從不同角度同時對范艾倫輻射帶進行研究。在一次太陽風暴吹走輻射帶內(nèi)的絕大多數(shù)電子之后，兩顆探測器發(fā)現(xiàn)電子數(shù)量在12小時內(nèi)暴增了1000倍。科學(xué)家認為這證明電子一定來自于輻射帶內(nèi)，而不是隨著時間推移逐漸增多。
研究論文合著者、美國新罕布什爾州大學(xué)的哈蘭-斯賓塞在接受《自然》雜志采訪時指出：“我們已能夠區(qū)分粒子不同的加速方式。這個輻射帶是進入太空時代的第一項發(fā)現(xiàn)。范艾倫探測器能夠觀測到這一過程的心臟令人感到非常興奮。”德克薩斯州西南研究所的物理學(xué)家大衛(wèi)-麥克科瑪斯指出：“如果局部加速的高能粒子出現(xiàn)在范艾倫輻射帶的心臟地帶，土星和木星周圍更劇烈的輻射帶可能也是這種情況，甚至就連太陽系外磁星周圍的行星也是如此。”