來自太陽系邊緣的大驚奇

2011/6/11   (12678)   原稿來源: http://tamweb.tam.gov.tw/bew/T

　目前距離地球約140幾億公里的美國航太總署（NASA）航海家號太空船已經進入人類從未探索過的太陽系邊緣。任務科學家表示：他們近日收到來自航海家號太空船傳回的驚人消息：目前航海家號太空船似乎進入了一個充滿磁泡（magnetic bubbles）的奇怪區域。

　　航海家1號從2007年左右就進入了這個磁場泡沫區；航海家2號則在1年後的2008年左右進入這個奇怪區域，科學家們稱這個奇怪區域為「日鞘層（heliosheath）」，並相信此處就是太陽系與星際空間交界之地。根據電腦模擬結果，這些磁泡相當大，直徑達1億6000萬公里左右，比地球到太陽的平均距離（1AU，相當於1億5000萬公里）還大一些，航海家號太空船得花上數個星期才能穿越其中一個磁泡。科學家們起初不太瞭解這些太空船到底偵測到什麼，現在終於搞懂了；之所以搞了3年多才解決，是因為此處的磁場實在非常微弱，得花很多時間、仔細分析才能有結果。

　　美國波士頓大學（Boston University）天文學家Merav Opher表示：太陽的磁場會一直向外擴展至太陽系邊緣。由於太陽會自轉，太陽磁場因而隨之被扭轉成波浪狀或皺紋狀，有點像芭蕾舞者的裙襬一樣；且離太陽愈遠，裙襬皺褶愈緊密。當這些皺褶密到一定程度時，有趣的事就發生了：磁力線會因互相交錯而發生重新連結現象，類似太陽閃焰發生的過程。換言之，擁擠的磁場會自我重整，有時重整過程相當突然而猛烈，進而形成泡沫狀的磁泡。

　　Opher的同僚、馬里蘭大學（University of Maryland）物理學家Jim Drake表示：「我們從來沒預期到會在太陽系邊緣發現這樣的磁場泡沫，不過事情就是這樣！」1950年代的理論學家的預測是個截然不同的狀況：遙遠的太陽磁場會彎曲成一個優雅的弧角，甚至折返太陽。而事實上，這些磁泡似乎各自獨立，與幾乎遍及整個太陽系的太陽磁場無關。

　　航海家號太空船上的高能粒子感應器（energetic particle sensor）資料顯示：航海家號太空船偶爾會進入磁泡或航出磁泡，所以古老的理論在此似乎還是有點正確，不過這個古老理論本身並無法解釋航海家號太空船發現的現象。

　　在日鞘層中的太陽遙遠磁場的結構究竟是否為磁場泡沫，這個問題的答案具有關鍵性的地位，因為它將規範我們太陽系究竟會和銀河系的其餘區域如何交互作用：許多來自銀河系的星際雲氣、星系磁場節點、宇宙線等等事物會嘗試穿越日鞘層進入太陽系內，當者些入侵者遭遇到磁場泡沫這個混亂場面時，會發生什麼事？若是它們穿越的不是磁場泡沫，而是彎曲弧度很大而返回太陽的磁力線又將會是如何？

　　以宇宙線微粒，這些被遙遠黑洞或超新星加速到幾近光速的次原子粒子（subatomic particles）所攜帶的能量非常高，當它們嘗試進入太陽系時，得先和太陽磁場奮戰一番，最後才有少數抵達太陽系內側。Opher指出：這些磁泡或許就是我們太陽系的第一道防線，不過科學家們還沒釐清這樣到底是好是壞。因為從一方面來說，磁泡似乎有很多空隙可讓宇宙線穿越，是個差勁的防護罩；但從另一方面來說，宇宙線或許會被磁泡捕陷而困在磁泡中，是個優良的防護罩。這個問題，得等航海家號太空船更深入磁場泡沫區、取得更多資料後，科學家們或許才可能得到答案。Opher開玩笑的說：搞不好航海家號還有更多意外消息等著傳回哩！