科學新知/地球上空大約7200英里 有一個隱形保護層

地球隱形的保護層。 

科學家們發現在距離我們地球上空大約7200英里(約1.16萬公里)處有一個隱形的保護層,它阻擋著致命的電子流抵達地球表面,從而保護著地球上的生命。

根據奇趣網報導,這些高能電子長期以來對在軌道上工作的太空人,衛星設備以及其他太空系統構成威脅。如果這些電子流大規模轟擊地球,它們將可能造成電力設施故障,甚至顯著地改變地球氣候並提高患上癌症的幾率。 但儘管科學家們知道存在著這樣一個保護層,但他們一直對於這樣一個保護層究竟是如何形成以及具體是如何運作的感到困惑不解。美國科羅拉多大學波爾多分校的教授丹尼爾‧貝克(Daniel Baker)表示:『這幾乎讓人想到星際迷航裡面用來抵擋外星武器攻擊的力場保護,而我們所看到的是一個抵擋這些危險電子流的隱形盾牌。』

這一保護層位於范艾倫輻射帶內——這是圍繞地球存在的兩瓣巨大的甜甜圈形區域,其中充滿高能電子和高能質子。范艾倫輻射帶帶中的粒子受到地球磁場的束縛,但與此同時也會隨著太陽活動的增強和減弱而發生相應的膨脹和收縮。

范艾倫輻射帶最早是在1958年被發現的,其結構包括內外兩層,最外側一直延伸到距離地球約4萬公里的高空。就在去(2013)年,貝克教授領導的一個小組利用2012年發射升空的兩個范艾倫探測器發現了第三個過渡性質的『貯藏環』區域。這一區域位於內外兩層范艾倫輻射帶之間,並且似乎會伴隨空間天氣活動的強弱出現或消亡。

這一額外保護層可能起到了防止超快電子流突破地球防護層,進而深入地球大氣的作用。貝克表示:『看起來這些電子幾乎就是一頭撞上了玻璃牆。真是一個謎一樣的現象。』 貝克教授的研究組此前一直認為那些以超過每秒10萬英里(16萬公里)的速度運行的高能電子最終會逐漸侵入地球高層大氣。但現在他們發現,由於有這一層額外的隱形保護圈的存在,這些高能電子將幾乎沒有機會向下入侵。

那麼這樣一個保護圈究竟是如何形成的?研究組也對多種可能性進行了考察,他們現在懷疑是否這一圈層的出現與地球磁場的磁力線有關。地球磁場的磁力線捕獲並控制著地球附近空間的質子與電子,並讓它們在地球的南北磁極之間來回運動。除此之外研究組也對人類在地球上的無電線發射情況進行了考察,看看是否可能是這些信號造成了高空電子流的散射,從而使它們無法進一步向下抵達地球。

不過貝克小組的研究結果顯示,這幾種理論都無法對這一現象給出合理的解釋。他說:『自然界憎惡突兀的改變,它一般總會採取某種機制使其變得更加平緩。因此我們預期應當會發現一些相對論性電子,一部分向內運行,另一部分向外運行。目前還不清楚這些緩慢,漸進進行的過程究竟是如何會在空間中的這一高度上產生這樣一個截然而持續存在的邊界層。』 另外一種可能性則是所謂『等離子體層』,這是一個距離地面高度約960公里以上的區域,這是一個低溫,帶電粒子雲的分布區域。或許正是這個區域造成了電子的反射與散射。

貝克教授表示,其內在的機制可能是低頻的電磁波造成了等離子體層的『擾動』。這種『擾動』在音頻接收器中呈現的形式一般就是背景噪音。不過,貝克教授也認為,除了等離子體層擾動的影響,他相信應該還存在其他機制在起作用。 他說:『我想這裡的關鍵是繼續對這一區域進行詳細的觀察,由於有了范艾倫探測器的強大設備,我們現在也有能力這樣做。不過,如果太陽發生日冕物質拋射(CME),我懷疑高能粒子仍然有可能會在一定的短時間內突破地球的防護層。』