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  中国科学技术大学教授张铁龙等人与美国、奥地利科学家合作,利用欧洲“金星快车”探测器的观测数据,在国际上首次在金星磁层中发现了磁场重联现象。该成果发表在4月5日出版的国际权威学术期刊《科学》上,并被列为“亮点文章”。这一科研成果对研究金星的气候演化以及人类如何防范和解决全球气候变暖问题具有重要意义。

  释疑

  磁场重联:

  极光背后的神秘力量

  极光,作为南北两极空气中变幻莫测的炫目之光,曾令无数极区科考人员和探险家们赞叹不已。然而很多人可能并不知道,这美丽极光背后的力量,恰恰是一个名叫“磁场重联”的物理过程。

  极光出现时,来自太阳或地球磁层的高能粒子和地球两极高层空气中的粒子相碰撞,造成气体粒子被电离并发光的现象,从而上演了这自然界的奇观。事实上,自然界许多最具爆发性的物理现象都与磁重联密切相关。

  近年来,科学家们通过卫星探测、地面观测和计算机模拟等手段,对太阳爆发等空间天气灾害性扰动事件进行研究,发现这一过程中释放的巨大能量来源于一个空间等离子体基本物理过程——磁场重联。

  当磁力线交叉、撤回、再连接时,磁重联现象就会发生,同时以热能和带电粒子动能的形式释放磁能量。太阳活动主要有耀斑和物质抛射两个过程,其中聚集的磁场能量恰恰是通过磁场重联释放出来的,就像磁场“燃烧”一样,磁场能量转换成其他形式的能量。

  在太阳上,磁重联产生的太阳耀斑相当于数十亿颗原子弹的威力。磁重联是空间物理和空间天气研究中一个十分重要的课题。人类要到太空中去,和平开发空间,就要能预测和预报太阳活动。

  延伸阅读

  “金星快车”破解温室效应谜团

  取得本次“金星磁层中存在磁场重联”成果的科研“利器”之一是“金星快车”。它是欧洲首个金星探测器,于2005年11月9日自哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘俄“联盟”运载火箭升空,前往金星探秘。“金星快车”的研发工作耗时4年,造价3亿欧元。按计划,“金星快车”对金星进行为期486天的探测,其主要任务是对神秘的金星大气层进行更精确的探测,分析其化学成分。在运行过程中,“金星快车”所收集到的资料和信息,将被及时传送到地面控制中心。

  通过“金星快车”,科学家们可解开很多谜团:金星上为什么有那么高速度的飓风?金星两极上为什么有双漩涡?温室效应对金星的气候变化有多大影响?金星表面是否有水、二氧化碳或硫酸的循环?为什么金星表面某些地区对雷达反应异常灵敏?金星现在还有火山喷发和地震现象吗?这些问题的回答将对科学家研究地球温室效应等问题起到一定的启发作用。

  金星可能成为第二个人类家园

  “对金星的探测有助于避免地球变成气候灾难星球,同时,在未来有可能将地狱式的金星改造成第二座人类家园。”中科院紫金山天文台研究员、行星天文学家王思潮说。

  据王思潮介绍,金星表面的大气压力是地球表面的90倍,平常人们徒手潜水至两三米深时,就会感到难受,而金星表面的气压却相当于900米的海洋深处。金星还被厚厚的和有害的硫酸云雾所笼罩。今日的金星完全是个水深火热、暗无天日的“地狱”。不过,金星在历史上可能与地球一样,有过浩瀚的海洋,但今天已荡然无存。行星天文学家推测,肇事者可能是早期金星大气中的二氧化碳,这种气体的作用相当于我们温室大棚上的那层薄膜,阳光可以透进来,热量却散发不出去。

  其实地球上二氧化碳物质总量并不比金星少,为什么今日却有天壤之别呢?

  现在地球大气中的二氧化碳已很少,绝大部分二氧化碳物质被禁锢在碳酸盐中,这就维系了我们青山绿水的地球家园。如果人类不珍惜现在的环境,继续大量排放温室气体,地球很可能会步金星后尘。而且一旦人类科技发展到能使金星恶劣环境倒转,金星将有希望在新千年中改造成人类的第二家园。

  探秘磁重联卫星2014年飞向金星

  磁重联究竟如何发生?到底是电子还是离子在起主导作用?这种磁力线突然重新排布的复杂物理机制是什么?美国国家航空航天局(NASA)正在执行的一项日地探测任务——磁层多尺度任务(MMS),将有望回答这些科学家都知之甚少的神秘问题。该任务计划于2014年发射卫星专门研究地球磁气圈中的磁重联现象。

  MMS任务是由4个相同航天器组成的探测系统,将携带相同的等离子分析仪、高能粒子探测仪、磁力计、电场仪器以及防干扰设备。4个航天器将在最好的实验室——地球磁气圈中分析研究磁重联现象。通过测量来验证“磁场是如何重新连接的,以及连接的过程是怎样的”。该任务计划于2014年8月在佛罗里达州的卡纳维拉尔角空气动力站,由“阿特拉斯5型”(Atlas V)火箭发射升空。