| 飛掠水星：BepiColombo如何破解磁場之謎？ BepiColombo的奇妙之旅：飛越水星，探索磁場的秘密花園
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水星（離太陽最近的行星）周圍的磁場圖（圖片來源：羅伯特·李（與卡瓦納一起創(chuàng)建）/NASA） 貝皮科倫坡宇宙飛船可能只是快速地飛越水星，但它對于揭開離太陽最近的行星——水星周圍的磁場之謎提供了大幫助。 2026年，歐洲航天局（以下簡稱ESA）/日本宇宙航空研究開發(fā)機構（以下簡稱JAXA）的聯(lián)合任務（貝皮科倫坡宇宙飛船）將落入太陽系最小的行星水星的環(huán)繞軌道。然而，為了能實現(xiàn)這一任務，宇宙飛船必須先飛越好幾次水星，金星以及地球。幸運的是，這些飛越過程對科學研究來說有不可估量的價值。
貝皮科倫坡宇宙飛船在2023年6月飛越水星期間已經(jīng)遇見了水星磁場的好幾個特征。水星磁場就像一個圍繞著水星的磁場保護泡泡，保護水星免受太陽風帶來的帶電粒子的侵害，就像地球磁層保護地球一樣，但科學家們很好奇為什么這顆微小的行星內(nèi)部磁場比地球的弱得多。 這是因為水星比地球更靠近太陽，水星距離太陽的平均距離為3600萬英里（5800萬公里），而地球距離太陽的平均距離大約為9300萬英里（1.5億公里），它的磁場泡泡受到了來自太陽風更猛烈的攻擊。
貝皮科倫坡宇宙飛船的主要任務之一就是要研究水星磁場的交互性以及特殊屬性。宇宙飛船會通過兩個分開的不同單元（ESA控制的水星行星軌道飛行器，JAXA主導的水星磁層軌道飛行器）來創(chuàng)建一個水星周圍太空環(huán)境的二元動態(tài)圖片。 宇宙飛船前期快速飛越水星有助于科學家們?yōu)樨惼た苽惼掠钪骘w船建立最終的運行軌道，前期的飛越水星也為操作者提供了誘人的暗示，即任務真正到位后將發(fā)現(xiàn)什么樣的科學。計劃中的6次飛越也讓科學家們撇見了從環(huán)繞軌道上不可能看到的水星的樣子。
獲取太空網(wǎng)時事通訊 突發(fā)太空新聞、火箭發(fā)射的最新更新、天文觀測活動等等！ 來自巴黎天文臺等離子體物理實驗室的莉娜·哈迪德在一份聲明中說，“這些飛越是非常迅速的；我們大約在30分鐘內(nèi)就穿過了水星磁層，在水星周圍從黃昏移動到黎明，最接近時距水星表面僅146英里（235公里）。我們對粒子的類型，溫度，移動方式進行了取樣，使我們能夠清楚地繪制出這段短暫飛越時期的磁層圖。”
水星磁層泡泡的驚喜 哈迪德和同事在貝皮科倫坡的水星等離子體粒子實驗（以下簡稱MPPE）儀器套件的幫助下進行了研究，該儀器在2023年6月的飛越（航天器與其目標行星之間的6次相遇中的第3次）期間處于活動狀態(tài)。 她的團隊組合了MPPE用電腦模型收集的數(shù)據(jù)，揭示了水星磁場泡泡的特征以及其交互粒子的起源。 哈迪德說：“我們觀察到了預期的結構比如，自由吹動的太陽風和磁層之間的“沖擊”邊界，我們還穿過了等離子體區(qū)域兩側的'角'，這是一個更熱、更密集的帶電氣體區(qū)域，它會像尾巴一樣向遠離太陽的方向流出。同時我們也有一些意料之外的觀察。”
貝皮科倫坡觀察到的水星磁場，并標記了不同特征。（圖片來源：ESA/JAXA） 使用貝皮科倫坡上專為水星周圍復雜的太空環(huán)境而設計的質譜分析儀，該團隊觀察到了太陽風與行星磁場相遇處的湍流邊界。在水星上觀察到的有史以來能量最高的湍流等離子體區(qū)域證實了這一結論。 哈迪德補充道，“我們還在赤道平面附近和低緯度地區(qū)觀察到被困在磁層中的高能熱離子，我們認為解釋這一點的唯一方法是用環(huán)流，無論是部分還是完整的環(huán)，但這是一個很有爭議的領域”
比如她描述的這個環(huán)形電流，就是在帶電粒子被水星周圍的磁泡捕獲的時候產(chǎn)生的。地球的環(huán)形電流位于地球表面海拔數(shù)萬英里的地方。據(jù)該研究團隊觀察，水星的磁層比地球的磁層對其表面的壓縮更大，這就出現(xiàn)了一個謎題，那就是水星的磁泡是如何在距離其星球表面幾百英里的地方捕獲各種粒子的。
貝皮科倫坡宇宙飛船觀察到的水星磁場的3D模型該飛行器的運行軌跡用一條橙色的線表示（圖片來源：ESA/JAXA) 這個團隊同樣會研究太陽風里的帶電粒子之間的直接相互反應以及，水星和貝皮科倫坡自身周圍等離子體之間的直接相互反應。當宇宙飛船面對太陽時這一過程就會變得復雜，面對太陽時宇宙飛船會被加熱和冷卻，而且由于貝皮科倫坡變得帶電并排斥更重的帶電粒子，就無法檢測到稱為離子的較重帶電粒子。 然而，當貝皮科倫坡滑入了水星的陰影面時，等離子海中的低溫的離子就變得可檢測到了。這就使得貝皮科倫坡能夠觀測到水星周圍的氧氣元素，鈉離子以及鉀離子。該團隊認為這些粒子源于被隕石沖擊或者太陽風轟擊而從小行星表面被發(fā)射到太空中的粒子。
等離子體物理實驗室的 MPPE 儀器負責人多米尼克·德爾科特在聲明中說“這就像我們突然看到星球表面組成通過非常薄的大氣層（稱為外逸層）以 3D 形式'爆炸'，能夠開始看到星球表面和等離子體環(huán)境之間的聯(lián)系真的很令人興奮。” 貝皮科倫坡宇宙飛船在飛往水星的漫長路途中會經(jīng)過金星。 推進器問題使貝皮科倫坡探測器到達水星的時間延遲到了2026年11月。 以一個震撼的順序觀看水星轉動（視頻） JAXA的貝皮科倫坡項目科學家茍穆拉卡米在聲明中補充道“在這一珍貴的黃昏到黎明的貫穿水星磁層的大角度結構中，我們已經(jīng)可預見未來的發(fā)現(xiàn)” 這些發(fā)現(xiàn)來自于2023年6月的飛越，這也意味著科學家們在上一個月的水星飛越中依然能收集到數(shù)據(jù)并分析。除此之外，貝皮科倫坡會在2025年的1月8日以及2025年11月1日完成它的最后兩次水星飛越。 ①貝皮科倫坡（BepiColombo: Mercury Planetary Orbiter(MPO) Mercury Magnetospheric Orbiter(MMO)，日語：ベピ?コロンボ）是由歐洲空間局（ESA）與日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）所合作的水星探測計劃，于2018年10月20日發(fā)射升空。 BY:Robert Lea FY: 如有相關內(nèi)容侵權，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除 轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處 |
