正文繼續(xù)：
倫敦瑪麗女王大學領導了一項研究，該研究首次直接測量了能量如何從太空中的混沌電磁場轉(zhuǎn)移到構(gòu)成太陽風的粒子，從而導致星際空間的升溫。這項研究發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)上，由亞利桑那大學(University of Arizona)和愛荷華大學(University of Iowa)聯(lián)合開展。研究表明，一種被稱為朗道阻尼(Landau阻尼)的過程，負責將空間中電磁等離子體湍流中的能量轉(zhuǎn)移到太陽風中的電子上，導致它們被激發(fā)。這個過程是以諾貝爾獎得主、物理學家列弗·蘭道(Lev Landau, 1908-1968)的名字命名。當一個波穿過等離子體時，以類似速度運動的等離子體粒子會吸收這種能量，導致波的能量(阻尼)降低。
博科園-科學科普：雖然這一過程以前曾在一些簡單的情況下測量過，但尚不清楚它是否仍將在空間中自然發(fā)生的高度湍流和復雜等離子體中運作，或是否會有完全不同的過程。在整個宇宙中，物質(zhì)處于激發(fā)等離子體狀態(tài)，溫度遠高于預期。例如，日冕的溫度是太陽表面溫度的數(shù)百倍，科學家們?nèi)栽谠噲D解開這個謎團。
理解許多其他天體物理等離子體的加熱也至關重要，比如星際介質(zhì)和黑洞周圍等離子體的圓盤，以便解釋這些環(huán)境中顯示的一些極端行為。能夠直接測量太陽風中等離子體激發(fā)機制的作用(就像本文中首次展示的那樣)，將有助于科學家理解關于宇宙的許多懸而未決的問題。
MMS航天器測量太陽風等離子體與地球磁場相互作用區(qū)域的插圖。圖片：NASA
研究人員利用美國宇航局(NASA)磁層多尺度(MMS)航天器(最近于2015年發(fā)射)的高分辨率測量數(shù)據(jù)，以及新開發(fā)的數(shù)據(jù)分析技術(場粒子相關技術)發(fā)現(xiàn)了這一點。太陽風是帶電粒子流。(等離子體)來自太陽，充滿了我們整個太陽系，而MMS宇宙飛船位于太陽風中，當它流過時，測量其中的場和粒子。該研究的主要作者、倫敦瑪麗女王大學的Christopher Chen博士說：等離子體是目前為止宇宙中可見物質(zhì)最豐富的形式，通常處于一種被稱為湍流高度動態(tài)和明顯混亂的狀態(tài)。這種湍流將能量傳遞給等離子體中的粒子，導致加熱和通電，使得湍流和相關的加熱現(xiàn)象在自然界中非常普遍。
在這項研究中，首次直接測量了自然產(chǎn)生的天體物理等離子體中湍流加熱的過程。還驗證了這種新的分析技術，它是一種可以用來探測等離子體激發(fā)的工具，可以用于等離子體行為不同方面的一系列后續(xù)研究。愛荷華大學格雷格·豪斯教授參與設計了這項新的分析技術：在朗道阻尼的過程中，通過等離子體運動產(chǎn)生的電場可以使電子以適當?shù)乃俣入S波運動，就像沖浪運動員捕捉波一樣。這是場-粒子關聯(lián)技術的首次成功觀測應用，它有望回答有關空間等離子體行為和進化的長期、基本問題，比如日冕加熱。這篇論文也為這項技術在未來的太陽系其他區(qū)域任務中使用鋪平了道路，比如NASA帕克太陽探測器(2018年發(fā)射)，它將首次開始探索太陽附近的日冕和等離子環(huán)境。
博科園-科學科普｜研究/來自: 倫敦大學瑪麗皇后學院
參考期刊文獻:《Nature Communications》
DOI: 10.1038/s41467-019-08435-3
博科園-傳遞宇宙科學之美
