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地球的磁场"不能覆盖月球?在安全探索月球时,也有必要找出太阳风的趋势。

2020-08-10 18:43:02 来源:- 作者:-

随着"天文一号"的成功发射,中国火星之旅正式启动,引发了网民们的热烈讨论,其中一个持久的话题就是移民到火星。然而,除了地球,只有一个天体是人类真正踏上的。


最近,联合国内外的研究人员,山东大学的一个空间科学小组,发现了一种月球暴露在太阳辐射下的新模型--月球可能在满月期间逃避地球磁场的保护,并暴露在高能太阳粒子的辐射风险之下。相关论文发表在地球物理研究空间物理学杂志上。


地球磁尾摆动是太阳风与地球磁层相互作用造成的一种现象。由于这种摇摆会影响月球的空间环境,这项研究将帮助人们了解他们长期在月球上着陆时可能面临的不同的太空天气。山东大学空间科学与物理学院教授、论文作者石全奇告诉"科技日报",磁层偏转现象过去主要发生在离地球很远的地方,这是首次发生在月球轨道上。


高能粒子对月球探测的影响


满月,明亮如镜,世界的岁月是平静的。然而,由于太阳风不断吹进行星际空间,有时伴随太阳爆发,没有大气层的月球表面远没有被高能粒子辐射安静"或"轰击"。


这样的轰炸对登月有什么影响?


对于月球探测来说,最危险的是高能粒子对设备、材料和设备的影响。高能粒子的轰击会对电子设备和卫星材料造成不同程度的破坏,如仪器噪声的增加、传感器的读数误差、太阳能电池板的退化等。环绕月球运行的卫星也可能受到带电粒子的影响,并随着时间的推移积累,导致设备早日"退役"。此外,如果人类长期接触超过安全标准的辐射剂量,人类细胞就会致癌。因此,对于在月球表面运行的宇航员来说,过量的辐射会影响他们的健康,甚至危及他们的生命。


以前的研究表明,太阳风质子与月球土壤发生反应时会产生水,因此了解太阳辐射对月球表面的影响也有助于更好地了解月球表面水沉积的位置和方式,以便日常使用月球作业,并作为航天器燃料的来源。


以往的观测和模拟表明,由于地球磁层的保护,月球轨道上的航天器和在月球表面运行的宇航员在满月期间将是相对安全的。


这样,如果太空天气可以像地球一样四季,那么月球上的人类活动就会有一个非常明确的"安全期"。然而,石全奇小组发现情况并非如此,以前认为"安全期"可能也很危险。


研究人员发现,行星间激波过去后,太阳风急转,导致磁层在月球轨道上急剧偏转:磁尾像风吹的"风袋"一样摇摆。


这样的波动会导致月球的太空天气"改变面貌":在满月期间,月球直接暴露在地球的磁鞘(加热和压缩的太阳风)下。如果此时在月台上探测到,宇航员和基地设施得不到有效保护,即使有了地球磁层的保护,他们仍然可能受到太阳能粒子的袭击。就像在暴雨中一样,即使人们站在雨伞下,他们仍然会被雨水淋湿。


山东大学石全奇小组与国家空间科学中心副研究员唐彬彬合作,在国家空间气象重点实验室开放项目的支持下,通过观测和模拟,更详细地探讨了月球空间天气"面变"的原因。


唐彬彬说,模拟的优点之一是可以再现地球和月球空间的磁场和等离子体活动,克服了卫星只能观测一个或两个点的局限性;另一方面,通过模拟,除了再现观测到的情况外,还可以改变不同的输入条件,测试哪些因素在许多复杂因素中占主导地位,这相当于做了许多有价值的实验。


我们还使用了另一个模型来验证结果。两种不同的全球磁流体模拟结果表明,月球位置磁尾偏转主要受太阳风控制,时间尺度约为半小时。石全奇说。


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