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燃烧卫星产生的碎片可能会影响地球磁场

地球 2026-02-25 菜科探索 +
简介:一个明亮的火球划过天空(图片uux.cn/欧空局/美国国家航空航天局)据美国太空网(Tereza Pultarova):随着越来越多的

【菜科解读】

一个明亮的火球划过天空(图片uux.cn/欧空局/美国国家航空航天局)据美国太空网(Tereza Pultarova):随着越来越多的航天器被发射到地球轨道,太空飞行对环境的影响越来越明显。

多年来,越来越多的卫星在地球大气层中燃烧,这一直让科学家们感到担忧。

燃烧卫星产生的碎片可能会影响地球磁场

现在,一篇新论文探讨了卫星重新进入地球后,地球周围出现的导电尘埃外壳如何影响地球的保护磁场。

美国物理学家、冰岛大学博士生Sierra Solter Hunt告诉Space.com:我们的星球上到处都是垃圾。

Solter Hunter是这篇新论文的唯一作者,该论文已于2023年12月在在线存储库Arxiv上以预印本形式发表,目前仍在等待同行评审。

从那时起,这篇论文在网上引发了讨论。

索尔特·亨特对此感到高兴,尽管有些人认为她的结论被夸大了。

我想开始对话,她说。

Solter Hunt在她对等离子体尘埃的博士研究中遇到了地球高层大气中金属尘埃浓度增加的问题。

她解释说,等离子体尘埃,产生于构成地球高层大气的脆弱电离气体与撞击地球的流星燃烧留下的微小灰烬颗粒以及任务结束时燃料耗尽后螺旋返回的卫星的相互作用。

流星从一开始就撞击地球,但它们的化学成分与卫星完全不同。

索尔特·亨特说:流星只含有微量的高导电金属。

另一方面,卫星基本上完全由超导金属制成。

根据索尔特·亨特的计算,每天有50吨太空岩石在地球大气层中蒸发,留下约450公斤的带电尘埃。

这比一颗重新进入星链的卫星产生的能量少了三倍。

根据美国国家海洋和大气管理局的数据,目前,每天大约有一颗旧卫星在地球大气层中死亡。

燃烧卫星产生的碎片可能会影响地球磁场

但随着太空探索技术公司(SpaceX)的星链(Starlink)等大型星座运营商继续组建机队,这一数字还会增长。

如果太空探索技术公司按计划完成由42000颗卫星组成的第二代星链星座,仅星链卫星就将以每天23颗的速度重新进入。

这是因为太空探索技术公司预计将定期用更新、能力更强的航天器升级其机队。

Solter Hunt说:这大约是每天29吨的卫星返回材料,仅用于星链超级星座。

研究人员说,根据目前的技术,很难准确地模拟出这么多导电材料将如何影响地球磁场。

索尔特·亨特说:卫星大多由铝制成,铝是一种超导体。

超导体用于阻挡、扭曲或屏蔽磁场。

我担心的是,在未来的某个时候,这种导电尘埃可能会在磁层中产生一些扰动。

2024年1月2日发射的一批SpaceX星链卫星,包括前六颗具有直接到蜂窝能力的卫星。

(图片uux.cn/SpaceX)在这一点上,返回的人造碎片已经产生了比地球范艾伦辐射带质量更多的导电尘埃,这两个区域位于行星上方,由于行星磁场的影响,来自太阳的带电粒子在这里积累。

内部和外部范艾伦带分别在3700英里和7400英里(6000和12000公里)以及16000和28000英里(25000到45000公里)的高度之间延伸。

另一方面,重新进入卫星的磁尘积累得要低得多,大约在地球表面以上37到50英里(60到80公里)。

索尔特·亨特认为,导电外壳引起的扰动可能会在地球的保护磁屏蔽上戳破洞,从而可能使更有害的宇宙辐射到达地球表面。

在一个极端的、几乎是世界末日的场景中,减弱的磁层可能会让太阳风开始剥离地球大气层,就像数十亿年前对火星大气层所做的那样。

燃烧卫星产生的碎片可能会影响地球磁场

然而,这肯定不是一个直接的威胁。

显示太阳风(红色)与地球磁场(蓝色,不按比例)相互作用的插图。

(图片uux.cn/Mark Garlick/科学图片库/Getty Images)索尔特·亨特更关心的是对臭氧层的影响。

当来自卫星的铝燃烧时,它会转化为氧化铝,一种已知的臭氧消耗物质。

加拿大不列颠哥伦比亚大学天文学和天体物理学副教授Aaron Boley领导的一个研究小组此前曾探讨过巨型星座碎片对臭氧层造成的危险。

博利的论文发表在著名的《科学报告》杂志上,他拒绝对索尔特·亨特的论文发表详细评论,但表示这开启了一场重要的讨论然而,美国国家海洋和大气管理局的大气化学科学家凯伦·罗森洛夫发表了关于卫星再入大气层产生的氧化铝对地球高层大气影响的论文,她表示,应该谨慎对待这些结论。

包括罗森洛夫和博利在内的科学家此前曾对地球大气层中卫星灰浓度的不断增加以及这可能对地球产生的长期影响表示担忧。

2023年10月,另一个团队报告称,使用美国国家航空航天局的高空研究飞机,在地球表面以上11.8英里(19公里)的高度探测到来自火箭排气或燃烧的太空垃圾的颗粒。

研究人员认为,由于这些粒子的体积很小,它们要么永远留在大气层中,要么需要很长时间才能回落到地球上。

随着火箭发射和卫星飞行速度的加快,它们的浓度可能会急剧上升。

就像地球大气中温室气体浓度不断增加一样,其后果可能在几十年后才会变得明显。

索尔特·亨特说:这些超级星座将不断制造污染。

它会越来越多,会产生一些不同的化学反应,我们基本上对此一无所知。

识质存在地球仪互动暗藏日本喜剧梗,引发本土玩家热议

已有不少玩家体验过科幻动作游戏识质存在,并在其中发现了一处耐人寻味的细节。

这一细节或许不易被多数西方玩家察觉,却在日本玩家群体中引发广泛关注――它藏身于一段看似寻常的地球仪互动场景之中,实则暗含一段源自本土喜剧文化的巧妙致敬。

游戏中,玩家可获得一种名为“地仪”的特殊全息投影装置。

该装置能根据数据重建现实世界中的各类物品,而地球仪正是最早可复原的物件之一。

当角色戴安娜成功激活这一模型后,她随即开始旋转球体,并逐一指向不同国家的地理位置。

表面看来,这只是角色探索世界设定的自然延伸。

但熟悉日本喜剧风格的玩家很快意识到,这一连串动作与某位知名喜剧艺人的标志性桥段惊人地吻合:在那段广为流传的表演中,演员突然亮出地球仪,以夸张的节奏快速转动,继而猛然定格、高声报出国家名称,荒诞感与节奏感共同构成笑点核心。

尽管戴安娜并未复述原桥段中的经典台词,但她旋转地球仪的方式、停顿的时机以及指向动作的力度与节奏,均与该喜剧段子高度一致。

不少玩家推测,开发团队很可能有意借鉴了这一表现形式,将其转化为专为日本玩家设计的隐藏式幽默。

当前,日本玩家社群正围绕这一发现展开热烈讨论,普遍认为其相似度已远超偶然范畴。

也有玩家半开玩笑地指出,对缺乏相关文化背景的海外用户而言,这段动画或许仅显得略显突兀,难以领会其中蕴藏的会心一笑。

好诡异的景象!科学家:土卫六上存在“慢速推进的巨浪”

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同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。

Schneck / Ashton et al. 麻省理工学院(MIT)博士生 Una Schneck 等人,近日在《地球物理研究:行星(Journal of Geophysical Research: Planets)》杂志上刊发表了一篇文章,称他们开发了一个名叫“行星波浪(PlanetWaves)”的新模型,可以精确描述地球之外天体表面液体形成的波浪形态。

据称该模型综合考虑了行星的气压和液体的特性,包括其密度、粘度和表面张力——这些参数能够量化波浪在形成过程所受到的阻力——而非仅考虑行星的引力。

研究人员发现,在地球以外的天体表面,波浪的形态和强度可能与地球迥然不同。

仅够地球泛起涟漪的微风,在土星的卫星土卫六(Titan)表面,却能掀起高达3米的巨浪。

同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。

Schneck / Ashton et al. 研究人员称,人们可能已经习惯了地球上特定的波浪形态,但通过这个模型,我们可以非常直观地看到在不同的液体、不同的大气和不同的引力条件下波浪运动方式的差异,而这种差异很可能会挑战我们的直觉。

土卫六是迄今为止已知地球以外唯一一个表面存在大量液态物质的天体。

但土卫六表面的液体并不是水,而是油性的甲烷、乙烷等碳氢化合物(烃类物质)。

这些物质只在-179℃的极寒环境中才保持液态。

但是迄今为止事实上没有人直接看到过土卫六表面的这些湖泊或海洋,要想知道那里会产生什么样的波浪,只能靠模拟。

研究人员通过模拟发现,由于土卫六的引力仅为地球的14%,其湖泊或海洋中液体的密度较低,且更易流动,因此仅够地球泛起涟漪的微风,也能在那里掀起3米高的巨浪。

所以如果我们站在土卫六的海边,可能会看到这样一幕超现实主义的景象:尽管迎面而来的只是轻柔的微风,海中却已掀起巨大的波浪——更让人感觉诡异的是,这些巨浪却在以非常慢的速度缓缓移动,其推进的速度像是慢镜头。

由此也引出了另一个让人好奇的谜——在地球上,海浪的长期拍打,会对海岸构成严重侵蚀——那么在土卫六上,这些“巨浪”是否也有同样的能力? 如果我们将地球和土卫六进行比较,会发现在地球表面,河流入海口通常有所谓的“三角洲(Delta)”;

但在土卫六上,尽管也有河流和海岸线,却几乎看不到类似三角洲的地貌。

这种差异是否与波浪的差异有关? 了解这种差异,也有助于工程师设计出能够在土卫六湖泊或海洋表面漂浮的探测器。

这样的探测器必须能够承受“当地”海浪的冲击。

此外,尽管火星表面现在已经没有液态水,但在几十亿年前,却并非如此。

通过该模型,研究人员发现, 当时仅需较小的风力,就可在液态水的表面掀起波浪;

而随着火星大气层的逐渐散失,其表面气压和温度下降,在此过程中产生波浪所需的风力也越来越强。

在太阳系以外,行星 LHS 1140b 位于宜居带,它的密度表明其有高达 19% 的含水量。

LHS 1140b 是一颗“超级地球”,其引力比地球强得多。

那里如果有海洋,那么在相同风速下产生的海浪要比地球上小得多。

一个更为奇异的范例可能是 Kepler-1649b——这颗酷热的系外行星,其引力强度与地球相近,且大气环境可能与金星差不多——富含大量硫酸。

如果 Kepler-1649b 表面存在硫酸湖,那么由于硫酸的密度是液态水的两倍,若要在其湖面上掀起硫酸的涟漪,所需的风力要比在地球上强得多。

而巨蟹座 55e(55 Cancri e)表面则可能覆盖着熔岩湖。

熔岩的黏性非常大,与此同时这颗行星的引力也比地球强,所以要在这些熔岩湖表面掀起涟漪,则需要时速近 130 千米的狂风。

土卫六。

NASA / JPL-Caltech 参考 Waves hit different on other planets https://news.mit.edu/2026/waves-hit-different-on-other-planets-0416 Modeling Wind-Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JE009490

燃烧卫星产生的碎片可能会影响地球磁场

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