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今天是一個安靜又特別的日子——國際小行星日。提起小行星,很多人的印象只有“渺小、冰冷、散落太空”。但如果認真問一句:小行星的周圍有什么?你會怎么回答呢。
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轟擊小行星的太陽風
我們所知的太空并不是完全真空的,而是充滿各種高速的輻射粒子。這些粒子主要由“脾氣”不好的大火球——太陽時不時噴射而出,被稱作太陽風,主要由帶正電的氫離子和帶負電的電子組成。
太陽風的速度極快,約為子彈速度的1000倍,在太陽風暴期間,其速度還會增加。這些高速粒子會對衛星儀器、通信設備、人體健康等帶來危害。所幸地球擁有一個全球性的地磁場,它就像地球的保護傘,可以讓粒子在距離地球幾萬公里外就發生偏轉。
然而,小行星就沒有這么幸運了。絕大部分小行星既沒有強大的磁場,也沒有濃密大氣層的保護,導致太陽風粒子會直接轟擊,并在其表面進行一系列復雜的活動。
被太陽風改造的小行星表面
太陽風中主要離子成分——氫離子,可以打進小行星表面幾十到幾百納米深,并被其表面吸收掉大部分;另外一部分太陽風粒子則會被小行星表面反射回去,這些粒子中既有中性原子,也有帶正電或負電的離子。
在轟擊作用下,小行星表面會釋放一些氣體分子,這些氣體分子與反射的太陽風粒子聚在一起,組成了小行星周圍稀薄的氣體外逸層。由于大部分太陽風都被向陽面吸收,小行星的背陰面則會出現一個低密度、低壓強的空腔區域。
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經過幾十億年的持續轟擊,小行星表面塵埃的晶體結構會被破壞,出現很多晶體缺陷。同時,其表面物質的化學成分也會被太陽風改造。這就是它表面變粗糙、變暗的原因,我們將其稱作小行星表面太空風化。
表面“帶電”?
在轟擊小行星表面的過程中,太陽風會將自身的電荷轉移給小行星;同時,小行星表面也在太陽光照作用下發射光電子(光子與物質發生光電效應時產生的自由電子),造成電荷損失。
這些電荷的轉移和損失過程使得小行星表面帶電,至于帶正電還是負電,則取決于哪種“充電”電流占主導。小行星的向陽面以發射光電子電流為主,會剩下更多正電荷,帶正電,一般在正10伏特左右;而背陰面沒有太陽光照,不會發射光電子,但會接收做熱運動(粒子永不停息地進行無規則運動,會受到溫度影響)的太陽風電子,帶負電,一般可達負幾十到上百伏特。
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責任編輯|趙青云 原飛燕
運營編輯|原飛燕
質量審核 | 李雅欣
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《小行星的周圍有什么?》,撰文/謝良海(中國科學院國家空間科學中心),原文有刪改,原創作品轉載請注明來源。
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