解谜了！金星的电离层，它会随太阳活动强弱而发生变化

来源: 科普中国 ┆ 时间: 2022-12-17 15:58:38

国家航空航天局的太阳探测器破解了一个长期存在的金星之谜

根据新的观测结果，随着太阳活动的增减，高层大气中的一个关键层——金星的电离层也在变化，这证实了几十年来的一个怀疑。

(资料图片)

这个新的观察结果来自国家航空航天局的帕克太阳探测器，它是发射的一艘以一种大胆的方式越来越接近太阳的宇宙探测器。这一轨迹依赖于一系列对金星的七次近距离接近，作为操纵演习——并且航天器团队决定在这些飞越期间收集数据。

探测器观察到，当太阳比较活跃的时候，金星的上层电离层会含有更多的带电等离子粒子；而当太阳不太活跃时，会含有更少的带电等离子粒子。

科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室的物理学家、新研究的共同作者罗宾·拉姆斯塔德在航空航天局的一份声明中说：“当多个任务一个接一个地确认相同的结果时，会让你确信：变薄是真的。”

帕克太阳探测器的WISPR成像仪在2020年7月11日飞越金星时拍摄到的照片。

（图片来源：国家航空航天局|约翰霍普金斯大学|海军研究实验室|吉列尔莫·斯坦伯格和布兰登·加拉格尔）

这项新的研究展现了科学家们是如何争先恐后地利用他们能得到的所有观测数据来研究金星的，因为对我们邻星的专门任务很少，而且很遥远。

国家航空航天局马里兰州戈达德太空飞行中心的仪器科学家、这项研究的首席科学家格林·科林森在同一份声明中说：“我只是对有来自金星的新数据感到非常激动。”

研究团队研究了帕克太阳探测器搜集的数据，当帕克探测器距离金星只有830公里时，它第三次经过金星。在飞越过程中，来自一个名为FIELDS的仪器的七分钟的数据发现了一种特定类型的低频无线电发射。当科林森第一次看到这些数据时，它看起来很熟悉，但他没办法确定它的位置。

“然后第二天，我醒来了，”科林森说，“我想，我的天哪，我知道这是什么了！”这个模式和他之前看到的由国家航空航天局一项完全不同的任务搜集到的数据相吻合：伽利略航天器在1995年至2003年期间研究了木星和它的卫星。每次伽利略号躲进一个木星卫星的电离层时，它都会记录下和帕克太阳探测器在金星上搜集的相同类型的无线电信号。

但兴奋点并不在于仅仅探测到金星的电离层。相反，观测结果表明，在行星的阴暗面，电离层中高带电等离子体粒子的密度随着太阳的行为发生变化。

在进行新的观测时，太阳刚过它11年活动周期的低点6个月。方便的是，这和之前国家航空航天局的先锋金星轨道在1980年和1992年对金星电离层的探测有明显的区别，那时几乎是太阳最活跃的时候。

在几十年的观察之后，地面仪器表明：虽然金星大气层中的其他层保持不变的状态，但电离层的等离子体密度在靠近太阳最低点时比先锋号在太阳最高点时观测到的数据低得多。但是后来的探测器无法进行类似的探测，使怀疑没有得到证实，直到这些新的数据传回地球。

不幸的是，对于研究员来说，新的观测结果不能帮助他们在关于是什么导致夜间等离子体密度变化的两个假说中做出决定。这样的知识将有助于形成科学家对金星大气层是如何从行星滑向太空的理解。

帕克探测器对金星的所有探测都是额外的，超出了探测器研究太阳的主要任务。马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家努尔·E劳瓦菲在同一份声明中说：“绕着金星飞行的目的是减慢探测器的速度，这样帕克太阳探测器就可以潜入更靠近太阳的地方。但我们不想错过进入像金星一样神秘的行星里搜集科学数据和提供独特视角的机会。

这对研究金星的科学家来说是幸运的。目前只有一艘探测器在绕着地球上奇怪的双胞胎——的赤月任务运行，尽管国家航空航天局正在评估两艘可能造访这个戏剧性的世界的探测器，并将于今年晚些时候做出决定。科林森说：“现在要想看到金星，就得靠这些小小的一瞥。”