在宇宙中探索磁场本文转自：北京邮电大学出版

本文转自：北京邮电大学出版
在过去几十年中，天文学家和地球物理学家从行星磁场研究中获益匪浅，并致力为其他天体绘制磁场分布图。这一领域的发展得益于从“旅行者”号探测到近期的火星大气层和挥发物演化任务（MAVEN）。
展望未来，这一研究领域将在太阳系甚至外星系的探索中发挥重要作用。美国航空航天局戈达德太空飞行中心的贾里德·埃斯普利在该局召开的“行星科学愿景2050年”发布会上介绍了这些目标，包括推进人类对宇宙的探索以及对地外生命的追求。
拿地球及其“兄弟行星”火星做例子。地球的磁场强度范围为25微米至65微米，这确保了地球表面可居住条件的存在。相比之下，如果火星上存在磁场，其表面就会存在更厚的大气层和液态水。

文章图片

文章图片

现在，科学家通过MAVEN和“火星环球勘测者”号提供的数据得知，火星磁场在大约42亿年前就已消失。在磁场消失后的5亿年中，它的大气层被缓慢地剥离，这使得它的表面成为我们今天看到的样子，成为一个寒冷而干燥的地方。
因此，测量行星磁场可能对天文学家和行星研究人员大有裨益。正如贾里德·埃斯普利通过电子邮件告诉“今日宇宙”的：“直接测量太阳系各处的磁场分布，可以告诉我们这些行星体系如何运作。一般来说，我们可以了解行星的内部结构和组成，以及它们大气层中的带电气体如何移动，如何变化。例如，我们可以探究欧罗巴是否有地下海洋，木星的内部结构是怎样的，以及火星是否因太阳风侵蚀而失去大气层。”
作为戈达德太空飞行中心太阳系探测部（SSED）的研究助理，贾里德·埃斯普利精通火星诱导磁层及空间等离子体的物理学，并熟知相关研究领域的发展。正如他在“行星科学愿景2050年”发布会上介绍的那样，他们在这个研究领域有几个课题有待深入。
地下探测
当对火星进行探索时，使用磁力计有助于科学家确定其地下结构和组成。现在，使用“洞察”号着陆器的内部勘探任务计划于2018年发射，旨在提供有关火星的地震、温度及其形成历史的信息。此外，它们可被用来定位含水层，这可以帮助科学家寻找火星上的生命，识别人类殖民所需的资源。
相似的任务也可以在金星和水星上开展，从而揭示太阳系中所有岩质行星是如何形成的，它们有什么共同之处，以及是什么使它们分开的。
空中地磁调查
通过将磁力计放置在类似滑翔机或气球的高空平台上，可以进行行星表面详细的地球物理学表征的探索。通过研究一些改变地壳磁化强度的事件，如火山活動、板块构造、撞击坑等，来探索地球的地理历史。
在地球上，这种调查常被用于观察近地面材料的特征及矿物勘探。但在其他行星和卫星上（尤其是像木卫二、木卫三、土卫二和土卫六这样的卫星），它们可以帮助揭示一些更深层次的奥秘，比如是否可以孕育生命。
目前，计划中的探索任务包括原位空中飞行器和机载侦察、“泰坦空中女儿”探测器和“蜻蜓”等。此外，科学家还设计建造了火星直升机，这是一种使用两个同轴的反向旋转探测器来探索火星大气层的装置，预计作为“火星2020”任务的一部分发射。
磁力计也可用于帮助解决磁层研究中的一些长久以来未解决的奥秘。例如，行星磁球是高度动态变化的，并且很难区分时间依赖性或空间依赖性的现象，即磁重新连接、逃逸大气等离子体结构和等离子体波。