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卡西尼飞船拍摄的土星上极为壮观的极光现象

  据国外媒体报道,哈佛史密森天体物理中心最新研究成果显示:有些距离其恒星较近的气态系外行星上由于恒星高能粒子流的作用,将出现全球性的极光现象。如果地球上的极光现象是令人印象极为深刻的,那么就应该想象一下那些位于太阳系以外的行星上(例如轨道距离其恒星较近的大质量气态行星)产生的极光是何种情形。而由美国国家航空航天局的卡西尼飞船红外光谱成像仪拍摄的合成图像显示,土星南极地区云层顶部的出现极为绚丽的极光情景。

  较为靠近恒星的系外行星上能接触到恒星自身强大的磁场,如果这个现象发生在热木行星上(质量接近或者超过木星),则产生的极光将是地球上极光亮度的100至1000倍,将显示出非常的梦幻般的绚丽。不仅如此,有一项新的研究进一步发现:这些系外行星上产生的极光不仅仅在两极地区的大气中,而是能“波及”整个行星,使得整个星球看上去就像一个神奇的世界。

  据哈佛史密森天体物理中心博士后研究员奥弗科恩(Ofer Cohen)介绍:任何人都有兴趣想看一看系外行星神奇壮丽的极光到底是什么样。对于人类这样居住在一颗行星上的高等文明生物而言,空间“天气环境”将越来越被重视起来,因为发射到地球轨道上的人造卫星将信息传送到地球的任一地点都需要涉及到电磁等原理,而来自太阳的高能粒子风暴很容易使得这些昂贵的电子设备受损,例如卫星电视直播、GPS全球定位等。

  而太阳风暴等空间天气环境不仅能威胁到轨道上的卫星,还能对地面上的整个国家电网等设施造成大规模故障。当高能粒子风暴撞击到行星的磁层时,就可能撕开一个缺口,这就使得后续的大量的高能粒子流进入行星磁场。当这种情况发生在地球上时,我们就会在高纬度地区看到极光的爆发,这就是著名的北极光和南极光。极光产生过程中,同时也会使得大气层中出现强大的电流,如果作用于地面上的电网设施,就会造成大面积的停电。

  但是,如果系外行星距离其恒星较近,只有几千万公里,这个距离小于地球到太阳的1.5亿公里会出现什么情况呢。科恩和他的研究小组利用计算机来模拟这种极端的空间天气环境,模拟出类似太阳的日冕物质抛射在系外行星中击中在轨道上运行的热木行星的情景。

  一颗如此靠近恒星的系外行星在日冕物质抛射时将接受到密度更大的高能粒子,这个密度值比地球上的要高出许多,这是因为日冕物质在空间中飞了将近1.5亿公里才到地球上,密度就下降了很多,而对于那颗系外行星而言,将是直接面对恒星的“喷火的咽喉”。由于地球上所看到的极光现象所体现的物理定律在宇宙中具有普适性,地球上极光形成机制和系外行星上的全球性极光的机制是一样的。但是,就影响程度而言,史密森天体物理中心另一位科学家Vinay Kashyap认为:系外行星上的极光将极为恐怖的天体现象,其规模远不是太阳系中所看到的能比拟的。

  随着恒星等离子体高速撞击系外行星的大气,其能量将比地球上的高出100-1000倍,极端的条件造成的影响将会迅速席卷至整个星球。史密森天体物理中心研究小组预测:全球性的极光爆发将从系外行星的北极蔓延到南极,并在赤道位置产生较亮的爆发,过程至少超过6个小时,最终由磁暴能量消散。

  令人惊讶的是,即使整个行星发生强烈的极光现象,行星的磁场将自动切换到保护模式,抵御高能粒子风暴的进一步侵蚀,“无形的力场”将保护大气层免受更大的高能粒子的撞击。这个研究是非常有意义的,这种行星大气模式可以用来寻找外星生命。例如红矮星就是一个极有吸引力的目标,外星人搜索计划中认为其比较容易被发现。再者,其内部氢核聚变较慢,放出的能量也比太阳这类恒星少,因而寿命也较长一样,其周围的可居住带也会相对较近一些。所以,在这些恒星周围如果存在外星人,那他们将看到极为壮观的行星极光。

  然而,科恩的研究成果已经表明:巨大的气态系外行星具有保护自身免受进一步恒星高能粒子流冲击的机制,因此这个研究还可以缩小范围,推广到类似地球这样岩质行星上,是否能找到类此的磁场自我调控机制。如果这类行星上存在外星生命,并且已其演化至能进行星际航行的文明,那么他们应该对来自他们恒星的高能粒子极为感兴趣,强烈的恒星风能激励他们研制出极为先进的利用太阳帆进行星际航行的宇宙飞船。

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channelId 1 1 科学家推测外星人或看到恐怖的系外行星极光 1 哈佛史密森天体物理中心最新研究成果显示:有些距离其恒星较近的气态系外行星上由于恒星高能粒子流的作用,将出现全球性的极光现象