晨 風

據(jù)歐洲空間局（ESA）網(wǎng)站報道，金星被一層濃厚的大氣層包圍，并且其并不擁有全球性偶極磁場。然而即便這顆行星缺乏磁層的保護，金星附近的空間區(qū)域中確實同樣存在著類似其他行星，如地球一樣的一些相似之處。其中最新發(fā)現(xiàn)，也是最讓人意外的一點便是近期發(fā)現(xiàn)金星誘發(fā)磁場的磁尾處存在磁場重聯(lián)現(xiàn)象。

可以由內(nèi)部機制產(chǎn)生磁場的行星，如地球、水星、木星和土星，它們的外圍會存在一個看不見的磁層。這一磁層意義重大，它會阻擋太陽發(fā)出的帶電粒子，如電子和質(zhì)子，使其發(fā)生偏移。正是這一特性形成了磁層——一層圍繞行星周圍的巨大“氣泡”，在背離太陽的方向形成一道長長的延伸帶，稱為“磁尾”（magnetotail）。

然而由于金星缺乏產(chǎn)生磁場的內(nèi)部機制，因此它無法阻擋射來的太陽帶電粒子，太陽風有時候會直接和金星高層大氣發(fā)生相互作用。然而金星并非完全暴露在這種粒子的轟擊中，它部分受到了一個誘發(fā)磁場的保護。

和在地球上發(fā)生的情況一樣，太陽紫外輻射會剝奪高層大氣原子和分子中的電子，從而形成一層帶電的電離層。這一電離層會和太陽風和太陽風攜帶的太陽磁場發(fā)生相互作用。在和太陽風的長期相互作用過程中，這一高層大氣的區(qū)域可以減緩并偏折入射的太陽風粒子，從而同樣形成一層磁層，在背離太陽處，其形狀就像是彗星的尾巴。

數(shù)十年來探測器的空間考察已經(jīng)確認在地球、水星、木星和土星磁層中頻繁發(fā)生著磁場重聯(lián)現(xiàn)象。在這一過程磁能轉變?yōu)閯幽埽艌鲋芈?lián)本身是指方向相反的磁力線因互相靠近而發(fā)生的重新聯(lián)結現(xiàn)象。在地球上，這一機制導致了磁暴和極光的產(chǎn)生。

直到最近，科學家們?nèi)耘f不認為在一顆像金星這樣不擁有磁場的大行星周圍會存在這種重聯(lián)現(xiàn)象。然而，來自中國科技大學中科院近地空間環(huán)境重點實驗室的張鐵龍教授和一個國際科學家小組近日在《科學》雜志網(wǎng)絡版《科學快報》（Science Express）上發(fā)表文章，宣布他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)首個證明金星誘發(fā)磁場的磁尾處確實存在磁場重聯(lián)現(xiàn)象的證據(jù)。

歐洲空間局（ESA）所屬的金星快車探測器運行在一個近極軌道上，這一軌道特性對于某些設備，如磁強計和低能粒子探測器等進行太陽風-電離層-磁尾相互作用機制的探測工作非常理想。在此之前的探測項目，如先鋒-金星號，要么由于軌道特性差異，要么由于探測時正處于不同的太陽活動水平上而未能探測到金星的這一重聯(lián)現(xiàn)象。

2006年5月15日，金星快車號探測器穿過金星磁尾，在這里它探測到一個持續(xù)時間約為3分鐘的轉動磁場結構。基于其持續(xù)時間和探測器運行速度的計算顯示這一區(qū)域的寬度大約為3400公里。這一事件發(fā)生于距離金星1.5倍半徑處，即距離金星大約9000公里，科學家們認為這是一個等離子體團。這是一種轉瞬即逝的磁場圈層結構，一般發(fā)生于行星磁尾發(fā)生重聯(lián)時。

對于金星快車數(shù)據(jù)進行的進一步分析顯示出更多證明金星磁場與磁尾處等離子體之間存在能量交換的證據(jù)。數(shù)據(jù)同樣顯示在很多方面，金星磁層就像是一個縮小規(guī)模的地球磁場。

地球的情況是，磁場重聯(lián)現(xiàn)象一般發(fā)生在背陽處10-30倍地球半徑處的磁尾和等離子體片位置上。由于地球的磁場要強大得多，可以推斷金星的磁場重聯(lián)如果存在，則應當發(fā)生在其背陽處1～3倍半徑位置。而這正是金星快車號探測器數(shù)據(jù)所證實的。

張鐵龍教授表示：“等離子體團在一些行星的磁層中非常常見，如地球、木星等，但是對于一顆不擁有磁場的行星，如金星這種情況，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象讓人預想不到?！睆埥淌谑沁@篇發(fā)表在《科學》雜志上論文的第一作者。他本人是金星快車飛船磁強計設備的首席科學家，同時也是位于奧地利格拉斯的空間研究院高級研究科學家。

他說：“磁場重聯(lián)造成了磁尾分裂，導致磁尾中大部分的等離子體被拋射出去，進入太空。同時這一事件還會產(chǎn)生一個等離子體團結構向金星運動，將一部分太陽風的能量傳遞至金星背陽面的大氣層中。因此這種磁場重聯(lián)現(xiàn)象構成了金星上等離子體的循環(huán)機制，這一點和地球磁場中磁尾處發(fā)生的情況相似?！?/p>

此次新發(fā)現(xiàn)在金星磁尾處存在等離子體逃逸的現(xiàn)象或許可以作為一種新的可能機制，用于解釋金星高層大氣的流失現(xiàn)象。這一點對于解釋金星在發(fā)生嚴重溫室效應之后最終完全丟失其水分的過程將具有重要意義。

哈肯·司韋德海姆（Hkan Svedhem）是歐空局金星快車項目科學家，他說：“盡管理解大氣損失機制是構建行星演化模型的關鍵一步，我們對于磁場重聯(lián)機制卻仍舊缺乏了解，這是因為我們對于除了地球之外的其他行星的磁場特性缺乏實地考察數(shù)據(jù)。”

他說：“這一結果證明，對于類地行星的空間探測項目，如歐空局實施的金星快車、火星快車以及‘星簇’探測項目對于我們了解行星大氣層乃至行星本身的復雜演化機制將是至關重要的?！?/p>