科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太空跨尺度能量傳輸新機制

新華社北京9月27日電(記者溫競?cè)A、魏夢佳)太陽的電磁能量如何傳遞到地球？極光等空間天氣是怎么產(chǎn)生的？北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院宗秋剛教授團隊研究發(fā)現(xiàn)，在空間和天體等離子體中，跨尺度波動-粒子相互作用可實現(xiàn)能量從宏觀尺度到微觀尺度的快速傳輸。這一機制的發(fā)現(xiàn)有助于進一步認識宇宙空間的能量交換規(guī)律，理解宇宙的形成和演化。

該成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表。

在研究中，宗秋剛團隊通過分析國際航天任務(wù)獲得的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)宇宙空間中的離子可以同時和地球磁層中觀測到的宏觀尺度的超低頻波、微觀尺度的電磁離子回旋波相互作用，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。在跨尺度波動-粒子相互作用中，能量可以直接從宏觀尺度傳遞到微觀尺度，無需經(jīng)過中間尺度的介導(dǎo)。并且這一跨尺度能量傳輸機制的時間尺度約為1分鐘，遠小于各種空間和天體能量傳輸過程的時間尺度。

宗秋剛說，研究的相關(guān)發(fā)現(xiàn)為進一步理解地球與行星極光、地磁地球磁場脈動、空間高能粒子暴的產(chǎn)生與演化以及保障人類航天器與航天員宇宙飛行安全提供了新的思路。

北京大學(xué)教授、中科院國家空間科學(xué)中心太陽活動與空間天氣重點實驗室主任田暉認為，這一新機制的發(fā)現(xiàn)是等離子體物理波粒相互作用理論的一個突破，也為人類理解宇宙空間中的能量傳輸提供了新思路，預(yù)期將在等離子體物理、空間物理和天體物理中得到應(yīng)用。