太陽風究竟有多強大？科學家用事實告訴你！

我們太陽系的行星和衛星不斷受到從太陽噴射出來的粒子轟擊。對於我們來說，除了在地球上產生迷人的北極光外，幾乎沒有任何影響，因為地球稠密的大氣層和磁場保護我們免受這些太陽風粒子的傷害。但在月球或水星上，情況卻有所不同：那裡最上層的岩石逐漸被太陽粒子的撞擊所侵蝕。

維也納工業大學的新研究結果表明這個過程的先前模型是不完整的。在某些情況下，太陽風轟擊的影響比我們之前認為的要劇烈得多。這些發現對歐洲航天局（ESA）的第一個水星任務——貝皮?哥倫布號很重要。

破碎岩石的外逸層

維也納工業大學應用物理研究所的Friedrich Aumayr教授表示，太陽風由帶電粒子組成，主要是氫離子和氦離子，但較重的原子像鐵也在其中。這些粒子以每秒400到800千米的速度撞擊表層岩石，撞擊會噴射出許多其他的原子。這些粒子在落回星球表面之前就會上升，在月球或水星周圍形成一個外逸層，這是一層極其稀薄的原子大氣，這些原子就是太陽風轟擊表面岩石噴射出來的。

太空研究對這個外逸層很感興趣，因為它的成分使得科學家能夠推斷出岩石表面的化學成分，而且，分析外逸層比在星球表面著陸一個航天器要容易得多。2018年10月，ESA將把貝皮?哥倫布號探測器發送到水星，它將從外逸層的成分中獲取關於水星地質和化學性質的信息。

電荷事件

要了解電荷需要精確地了解太陽風對岩石表面的影響，而這正是認識中決定性差距存在的地方。因此，維也納工業大學研究了離子轟擊對硅灰石（典型的月球岩石）的影響。研究第一作者，博士生Paul Szabo表示，到目前為止，科學家一直假設這種快速粒子的動能是岩石表面原子化的主要原因，但這隻說對了一半，他們現證明粒子的高電荷起著決定性的作用。這就是表層上的粒子所造成的破壞比之前想的要大得多的原因。

當太陽風的粒子帶多電荷時，即缺少幾個電子，它們就攜帶了大量的能量在撞擊的瞬間釋放出來。如果沒有考慮到這一點，太陽風對各種岩石的影響就會判斷錯誤。因此，使用不正確的模型是不可能從外逸層的構成中得出關於表面岩石的準確結論。

到目前為止，質子是太陽風中最大的組成部分，所以之前科學家認為它們對岩石的影響最大。但事實證明，氦實際上起著主要作用，因為與質子不同，它可以帶兩次電。帶有更大電荷的較重離子也起到了一定作用。

不同研究小組間的合作做了這些發現，在應用物理研究所用了一項特別開發的微量天平進行了高精度的測量。為了能夠正確地解釋結果，在維也納科學集群VSC-3用為核聚變研究開發的代碼進行複雜的計算機模擬。分析儀器中心和維也納工業大學的化學技術和分析研究所也做出了重要貢獻。

該研究結果現已發表在行星學雜誌《伊卡洛斯》（Icarus）上。

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