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                            史全岐教授團隊聯合國內外科研人員發現月球暴露于太陽輻射的新模式

                            發布日期:2020年07月08日 14:34 點擊次數:

                            [本站訊]近日,山東大學“太陽爆發及其對行星空間環境的影響”攀登團隊成員云南十一选五-欢迎您,空間科學與物理學院、空間科學研究院史全岐教授團隊聯合國內外多個單位科研人員,發現月球在滿月期間可能脫離地球磁場的保護,暴露于高能太陽粒子的輻射風險之中云南十一选五-欢迎您云南十一选五-欢迎您。相關研究成果發表在業內權威雜志Journal of Geophysical Research: Space Physics上。論文第一作者是學校首批“學科交叉導師創新團隊”博士生專項計劃研究生商文賽,通訊作者史全岐教授,校內合作者還有田安民副教授和Alexander Degeling教授。該論文被雜志選為當期封面文章。這一工作被美國宇航局(NASA)以“發現月球暴露于太陽輻射的新模式”為題進行了報道云南十一选五-欢迎您,指出其可為人類登月活動提供月球輻射環境方面的重要參考。

                            月球周圍每時每刻都在發生著很多我們肉眼所看不見的物理和化學過程。同時,太陽不斷噴射出的大量高速粒子流­——太陽風——充滿整個太陽系云南十一选五-欢迎您,其中不時有一些較高能量粒子的爆發,可能導致航天器的傳感器和其他電子器件設備發生故障,更糟糕的是云南十一选五-欢迎您,它們還可使宇航員面臨致癌的風險。由于月球沒有大氣和磁場的保護,在月球公轉周期的四分之三時間里,太陽風中的質子、電子以及高能粒子會直達月球表面云南十一选五-欢迎您,而在剩余的四分之一時間(包含滿月階段),月球會進入地球的磁保護傘——磁層(或者說磁尾,即被太陽風拉伸后的地球磁場),這個保護傘能夠對高能粒子起到一定的屏蔽作用。先前的一些模擬工作已表明,在滿月期間因為磁層的這種保護作用,運行在月球軌道上的航天器和在月面上活動的航天員會相對安全一些。

                            然而,最近山東大學空間科學團隊成員聯合中科院、北大、美國加州大學洛杉磯分校、英國倫敦大學學院、盧瑟福實驗室等國內外多個單位的科研人員,利用美國宇航局THEMIS-ARTEMIS月球軌道探測器,發現在一個行星際激波通過后太陽風發生了大幅度轉向云南十一选五-欢迎您,導致磁層在月球軌道處產生大幅度的偏轉:磁尾就像被風吹拂的“風向袋”一樣搖擺云南十一选五-欢迎您,使位于滿月期間的月球直接暴露于地球磁鞘——即被加熱和壓縮了的太陽風——之中,這時位于月表的宇航員和基地設施無法受到地球磁場的有效屏蔽,增大了被高能太陽粒子輻射的風險。

                            磁層(圖中深色部分)被太陽風吹偏后,月球直接暴露于太陽風中的藝術效果圖。(圖片來源:加州大學洛杉磯分校Emmanual Masongsong云南十一选五-欢迎您。)

                            類似本研究發現的這種磁層偏轉現象早在1972年就被預測到了,但當時和后續研究都認為這種大幅度的偏轉主要發生在距離地球很遠的地方云南十一选五-欢迎您,如三倍的地月距離上。而在本工作中,科學家們不僅在月球軌道上發現了激波之后太陽風轉向導致磁層明顯偏轉的事例云南十一选五-欢迎您,還通過數值模擬計算揭示,只要太陽風有明顯的轉向,即使沒有行星際激波云南十一选五-欢迎您,磁層也會發生相應的偏轉,因此這種情況發生的頻率可能會比之前人們預計的還要高。如果利用上游衛星觀測提前獲知太陽風偏轉信息,可以在危險的太陽高能粒子到達前約三十分鐘內進行預警,讓宇航員和敏感儀器提前規避,因此,這一發現有望能夠在將來幫助改進月球輻射環境的動態模型,為月球上的各類活動提供一個安全緩沖期。此外,太陽風的影響也會隨著月表環境和緯度的不同而變化,這可能會影響將來長期月表基地的選址、采礦作業等活動云南十一选五-欢迎您云南十一选五-欢迎您。而當太陽風質子與月球土壤發生反應時,水的合成也會發生云南十一选五-欢迎您,因此本工作也有助于我們更好地了解水在月球表面的沉積位置和方式,以供月球上人類所需和航天器燃料來源。

                            本工作受到了國家基金委的面上項目、國際合作項目,國家重點實驗室開放課題以及英國皇家學會牛頓高級學者等基金的支持。此工作還被美國地球物理學會、加州大學洛杉磯分校、匈牙利科學院、英國盧瑟福實驗室云南十一选五-欢迎您、科學網云南十一选五-欢迎您、科技日報等進行了詳細深入的介紹。山大磁層和太陽風相互作用課題組常年聚焦于地球和月球及其它行星的空間環境,一直注重國際合作,近年來取得了一系列進展云南十一选五-欢迎您,在Nature communicationsSpace Science Reviews等業內權威雜志發表論文百余篇,成員獲得了多個重要的國內和國際獎項。團隊還于近期組建了空間輻射探測實驗室,致力于獲得一手探測數據并據此發掘原創性成果云南十一选五-欢迎您,同時努力承擔相關任務,力爭在空間輻射環境的預警和防護方面為我國地球和深空探測活動作出貢獻。

                            從地球北極上空向下看,在通常的太陽風條件下(上圖)、以及偏離日地連線的太陽風條件下(下圖),月相和磁層的位置。(圖片來源:山東大學)

                            論文鏈接:

                            https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JA027401

                            相關報道鏈接:

                            https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/NASA-Spacecraft-Helps-Identify-Solar-Radiation-Patterns-That-Expose-the-Moon

                            https://newsroom.ucla.edu/releases/full-moon-not-protected-by-earth-magnetic-field

                            https://mta.hu/tudomany_hirei/teliholdkor-varatlan-sugarozon-lepheti-meg-a-holdutazokat-110673

                            http://blog.sciencenet.cn/home.php?do=blog&id=1240327&mod=space&uid=822310&bsh_bid=5524800788&from=timeline

                            https://www.ralspace.stfc.ac.uk/Pages/Latest-satellite-data-show-full-moon-may-not-be-protected-by-Earth%E2%80%99s-magnetic-field-after-all.aspx

                            http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/7/442294.shtm?from=singlemessage


                            【供稿單位:威海校區宣傳部    作者:田安民    編輯:新聞網工作室    責任編輯:張丹丹  】

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