“杀手电子”与地球周围的太空天气玩弹球游戏

隐藏在地球周围辐射带中的“杀手电子”可能会被闪电驱逐，从而创造出一种影响地球周围太空天气的“宇宙弹球”游戏。

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科罗拉多大学博尔德分校科学家的最新研究表明，横跨地球的闪电可能会使超热的“杀手电子”在我们的星球周围下雨。由于这一结果，研究小组建议太空天气和地球可以联合起来玩“宇宙弹球”。

这一发现几乎是偶然发现的，当时该团队正在研究卫星数据，这些数据显示高能和高速“热”电子可能会从内辐射带中移出，内辐射带是包裹在我们星球周围的带电粒子区域，由地球的保护性磁泡，称为磁层。

这项研究可以帮助科学家保护轨道上的卫星和其他仪器免受损坏，并有助于保护宇航员在未来的太空任务中免受潜在致命辐射的影响。它还表明，太空天气和地球天气的相互交织程度比之前的怀疑更为严重。

“这些粒子是可怕的粒子，或者被一些人称为‘杀手电子’。它们可以穿透卫星上的金属，击中电路板，如果击中太空中的人，可能会致癌，”团队负责人、科罗拉多大学博尔德分校研究员马克斯·费恩兰德在一份声明中说。

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杀手电子充电！

包裹在地球周围的是两条被捕获的高能粒子带，由磁层固定在适当的位置。这些被称为范艾伦辐射带。

杀手电子以接近光速的速度穿过这些带，并携带大量能量。这些粒子不仅可以穿透卫星屏蔽层，还可以引起微小的雷击，从而损坏甚至摧毁重要且精密的航天器部件。

这些带的内部区域被认为始于距地球约 600 英里（966 公里）的高度，而外层被认为始于距地球表面约 12,000 英里（19,312 公里）的高度。

范艾伦带是地球大气层与其太空环境之间的松散屏障。它们也是动态的，能够移动和变化。一段时间以来，科学家们已经知道带电粒子可以从外辐射带落向地球。还检测到低能或“冷”粒子从更稳定的内辐射带落下。

这是高能带电粒子也可以从内辐射带“下雨”的第一个暗示，这被认为更稳定。这也是第一次暗示这种“电子雨”可以由闪电引发。

科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室 (LASP) 的团队成员劳伦·布鲁姆 (Lauren Blum) 在声明中表示：“太空天气实际上是由上方和下方共同驱动的。” “通常情况下，内带被认为有点无聊。它很稳定。它总是在那里。”

该团队推测，当地球上空闪电时，无线电波就会发射到太空。如果这些无线电波击中地球周围辐射带中的电子，它们就会摇动松散的电子，导致“闪电引起的电子沉淀”或“电子雨”。

在分析美国宇航局现已退役的太阳、异常和磁层粒子探测器（SAMPEX）卫星的数据时，费恩兰德看到了高能电子“团块”穿过地球内部辐射带。他把这些观察结果告诉了布鲁姆，布鲁姆告诉他：“那不是这些应该在的地方。”

宇宙弹球

经过进一步调查，两人确定了 1996 年至 2006 年间在内辐射带中发生的 45 次高能电子浪涌。然后 Feinland 将这些数据与北美雷击记录进行了比较。结果发现，雷击与电子峰值之间存在相关性，这种相关性发生在闪电击中地面后一秒左右。

研究小组认为，当闪电击中时，就会开始一场席卷整个地球的疯狂弹球游戏。触发的无线电波向上传播到太空，撞击内辐射带中的电子。

这就像这个比喻弹球游戏中的“加球”功能，释放电子，然后在地球的北半球和南半球之间混乱地弹跳。该过程的此阶段仅持续 0.2 秒。一些电子在地球的北半球和南半球之间疯狂地穿梭，然后落入我们的大气层。

布鲁姆说：“有一大团电子会弹跳，然后返回并再次弹跳。” “你会看到这个最初的信号，然后它就会消失。”

布鲁姆、费恩兰德和同事目前并不知道这些“杀手电子雨”发生的频率。一种理论认为，它们在太阳特别活跃并在地球上发射更多高能电子被磁层捕获并补充范艾伦带的时期最常见。

该团队的研究成果于 10 月 8 日发表在《自然通讯》杂志上。

最初发布于Space.com。