地球附近發(fā)現(xiàn)第三個范艾倫帶

一直以來，科學家認為我們地球附近只存在兩個范艾倫輻射帶，但一項新發(fā)現(xiàn)推翻了該認知——第三個迄今才觀測到的范艾倫輻射帶，其中還含有致命的高能粒子。

這是由美國航空航天局（NASA）利用探測器在地球周圍發(fā)現(xiàn)的結果，第三個范艾倫輻射帶的發(fā)現(xiàn)，對于研究地球空間氣象、太陽變化對地球影響，以及航天事業(yè)的安全等具有重要意義。

所謂范艾倫輻射帶，是環(huán)繞地球的高能粒子輻射帶。由詹姆斯·范艾倫于1958年發(fā)現(xiàn)。當時，美國數(shù)顆人造衛(wèi)星在發(fā)射升空過程中都出現(xiàn)儀表設備失靈的情況。范艾倫判斷并證實，高能輻射導致了這一異常狀況。從此之后，全世界研究空間氣象的科學家都開始研究并解釋這些輻射帶形成原因，以及如何對外層輻射帶經(jīng)常發(fā)生的劇烈膨脹或收縮現(xiàn)象進行預測，并逐漸形成“磁層物理”這一全新的科學領域。

范艾倫輻射帶堪稱一臺自然的“粒子加速器”。與之相比，人類最值得驕傲的科技裝備——歐洲大型強子對撞機（LHC）也不得不俯首稱臣。這個由被地球磁場捕獲的帶電粒子構成的輻射帶，有著類似于甜甜圈一樣的形狀。其中的帶電粒子，有的源自宇宙射線，有的隨太陽風而來。從外觀上看，仿佛兩個環(huán)繞著地球的巨大同心圓，縱貫于地球表面上空1600至32000公里的范圍內(nèi)。范艾倫輻射帶經(jīng)常因太陽風暴和其他空間天氣事件而劇烈膨脹，一直給衛(wèi)星通訊、GPS定位系統(tǒng)和宇航員的人身安全造成嚴重威脅。

在研究范艾倫輻射帶方面，美國作為老牌航天強國依然走在最前面。第三個范艾倫輻射帶的發(fā)現(xiàn)，就歸功于2012年8月30日美國航空航天局發(fā)射的兩顆攜帶電子質(zhì)子望遠鏡等最精良儀器的探測衛(wèi)星。它們的任務就是對范艾倫帶進行專門研究，包括帶內(nèi)的粒子如何產(chǎn)生、這些粒子在太空氣候事件中的活動以及促使它們加速的機制等等。

結果令人喜出望外，按照最新一期《科學》雜志發(fā)表的論文描述，兩顆探測器的設備剛剛啟用，就在距地面12700公里的上空，即已知的兩個范艾倫輻射帶之間發(fā)現(xiàn)了它們的又一個同類。

這一重大發(fā)現(xiàn)來得是如此之快，以至于很多科學家和論文作者、科羅拉多大學大氣與空間物理研究室主任丹尼爾·貝克一樣，感覺難以置信。“得到這個消息后，我總有一種奇怪、懷疑的感覺，甚至覺得是不是我們的儀器存在故障。”丹尼爾說。然而，探測器毫無問題以及持續(xù)傳回的確鑿證據(jù)，打消了人們的疑慮。

據(jù)報道，新輻射帶的出現(xiàn)，是已知輻射帶受到同期太陽耀斑活動影響的結果。巨大的日珥向地球方向噴射了大量粒子和沖擊波，對已知輻射帶的外側部分造成重創(chuàng)。在隨后的幾個月時間里，殘存部分與新生的部分涇渭分明，形成三個范艾倫輻射帶同時存在的局面，并被人們發(fā)現(xiàn)。

“實際上第三個輻射帶并不是突然冒出來的稀罕事物。只是之前的探測衛(wèi)星并沒有配備能夠發(fā)現(xiàn)這種隱形事物的儀器?！泵绹娇蘸教炀指赀_德太空飛行中心研究員、同為該論文作者的辛坎·卡內(nèi)卡表示，得知這一消息后，他們在之前的多種衛(wèi)星上，都追溯到有關新輻射帶的蛛絲馬跡，“裝備最先進的儀器，就應當會有最驚人的發(fā)現(xiàn)。這就是物有所值。”辛坎說。

在新輻射帶被發(fā)現(xiàn)后，科學家們的下一步工作，將是為其建立理論模型，以確定現(xiàn)有的理論能否解釋這一現(xiàn)象發(fā)生的機理。而范艾倫帶探測衛(wèi)星，將在未來至少兩年的時間里繼續(xù)為他們提供幫助和支持。

不過，據(jù)美國《時代》周刊文章評論稱，新輻射帶的發(fā)現(xiàn)同時也在提醒人們：對于宇宙謎題，人類仍然沒有多少解答的能力，即便是一個1958年就已經(jīng)提出問題。