地球16万公里外，那潜藏危机的“百鸟齐鸣”，揭秘

文 ｜ 《中国科学报》 实习生 葛家诺 记者 倪思洁

在浩瀚无垠的宇宙中，有一种神秘的“合唱”时刻在上演。“合唱”源自地球和行星空间一种神奇的电磁波动——合声波。它就像太空中的“加速器”，能够把低能量的电子加速到高能量状态，甚至引发地球上壮观的极光现象。神秘的波动背后隐藏着怎样的能量转移机制？它为何能在远离地球的深空中产生？这些问题困扰了科学家70多年。直到最近，这一宇宙奥秘才被揭开。

近日，中国科学院院士、北京航空航天大学教授曹晋滨团队与美国、瑞典的科研人员合作，在《自然》发表研究成果。他们首次在地球中性片观测到重复的上升调合声波，并揭示了背后的非线性能量转移机制。

合声波在地球磁层空间中的空间分布。受访者供图

宇宙“加速器”：

合声波的神秘能量

合声波，全称“哨声模式合声波动”，是一种广泛存在于地球和其他行星磁层的电磁波动。其电磁信号转化为声音后，宛如清晨群鸟的合唱。然而，合声波听起来美妙，却潜藏着危机。

合声波不仅能将低能电子加速至百万电子伏特的高能状态，对航天器的稳定运行和航天员的健康安全构成威胁，还与地球极区脉动极光的产生密切相关。它甚至能改变近地空间高能电子辐射带结构，进而影响空间天气环境的发展与演化。

自20世纪50年代以来，合声波一直是空间物理学研究的前沿热点。尽管合声波已被研究了70多年，但其产生和传播机制仍充满争议。

“探明合声波背后涉及的基本等离子体物理过程，对等离子体相关领域具有重要意义。”论文第一作者、曹晋滨团队成员刘成明指出，“例如，在核聚变领域，它能够帮助我们更好地理解磁约束难题。合声波研究还可拓展至高能物理领域。它能在极小的空间和时间尺度内将电子能量提升5个数量级，是宇宙空间中已知的最强‘加速器’之一。”