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2024年12月19日,NASA的欧罗巴快船(Europa Clipper)探测

2024年12月19日,NASA的欧罗巴快船(Europa Clipper)探测器在飞往木星的途中,撞进了一团不该出现在那里的东西。

这艘飞船那时刚离开地球两个月,正式任务是去木星的卫星木卫二,探察它冰壳下的海洋。当天,地面团队只是在给一台等离子体探测仪做例行体检,看看它工作是否正常。结果仪器报回一组奇怪的读数:飞船正穿过一股太阳风,速度很快,温度很高,密度却比平常低得多。

团队的第一反应是怀疑仪器出了毛病。负责这台仪器的美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室科学家阿德里安·卢斯派-库蒂说,那个阶段的主要目标本来只是确认仪器正常,所以看到意外信号,必须先排除它是飞船或仪器自己造出来的假象。

排查下来,信号是真的。这下问题更大了:这团又热又稀的等离子体,特征根本不像那个位置该有的太阳风,倒像是日冕物质抛射的产物。

日冕是太阳最外层的大气,偶尔会整团整团地往外甩等离子体和磁场,这就是日冕物质抛射(CME)。它要是正对地球打过来,会搅乱地球磁场,引发地磁暴,轻则干扰卫星通信、造成无线电中断,重则冲击电网,还会威胁太空中航天员的安全。所以各国的空间天气预报员天天盯着太阳,就为提前预警这种风暴。

蹊跷的地方来了。研究团队往回倒查,发现几天前太阳上确实有一次大爆发,抛出了一个CME。但当时从地球方向看,这团抛射物的主体正朝南偏离地球而去,预报员据此判断:它会跟地球擦肩而过。

这个判断没有错,只是不完整。

为了搞清真相,团队把内太阳系里17个探测器的观测数据凑到一起,像布下一张大网,重建出这个CME的形状、大小和运动轨迹。答案出来了:它长歪了。

普通的CME像一个从太阳吹出的气泡,向四面八方大致均匀地膨胀。这一个却被扯成了严重不对称的畸形结构。NASA的日地关系天文台A(STEREO-A)从侧面看着这次爆发,发现它还有另一块正朝地球飞来,而这一块从地球方向根本看不见。

正是这块从地球上看不见的碎片,撞上了欧罗巴快船。它歪到什么程度?离地球不远的太阳轨道飞行器(Solar Orbiter)压根没测到它,而STEREO-A要等到大约25小时之后,才碰上同一场爆发中速度较慢的另一部分。

这块碎片没有停下,接着又抵达火星,被NASA的火星大气与挥发物演化探测器(MAVEN)测到。

这部分CME没有对两艘飞船造成损伤。但卢斯派-库蒂指出:欧罗巴快船当时穿越的,正是地球与火星之间的那片空间,未来的载人火星任务就要从这里经过。

对航天员来说,最大的威胁是辐射。快速的CME会在前方推出激波,把带电粒子加速到极高能量。在地球磁场的保护圈之外,这些粒子能穿透飞船的屏蔽层,直接打进人体。如果提前收到预警,航天员还来得及躲进飞船上屏蔽更厚的舱段。卢斯派-库蒂说:“如果这场风暴没被预报出来,你就失去了这段准备时间。”

而这次事件恰恰证明,预报是会漏的。目前的空间天气监测,绝大部分眼睛都盯着日地连线这一个方向,一个长歪了的CME,足以从预报员的视野外绕过来。

这项研究已发表在《科学进展》(Science Advances)上。

补救的办法其实已经在天上飞着了。像欧罗巴快船、MAVEN这样的行星探测器,本职并非承担日地空间天气预报,却恰好散布在太阳系各处,能替预报网补上盲区。这次能把CME的畸形结构还原出来,靠的就是17个探测器的合力。

卢斯派-库蒂团队接下来想回答一个问题:这种严重扭曲的CME究竟是罕见的怪胎,还是一直都在发生,只是过去观测点太少,从来没人看见过它们。

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图一:2012年一次日冕物质抛射的可视化图像,图源:NASA戈达德航天中心图二:2024年12月这次日冕物质抛射在内太阳系中传播过程的重建图。17个探测器的观测显示它的结构严重不对称:地球附近测到了它,离地球不远的太阳轨道飞行器却没有测到,而日地关系天文台A(STEREO-A)在大约25小时后才碰上同一场爆发中速度较慢的另一部分,图源:美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室

信源:Lapointe, Ellyn. "A ‘Hidden’ Solar Outburst Just Exposed a Blind Spot in Space-Weather Forecasting." Gizmodo, 19 Aug. 2026