中國科學家領銜團隊首次記錄遙遠「太空合聲」

地球磁力線像琴弦一樣被宇宙空間帶電粒子撥動，會發出什麼樣的聲音？中國科學家領銜團隊在23日正式出版的英國學術期刊《自然》發表論文，宣布在世界上首次記錄到遙遠的「太空合聲」。

論文通訊作者、中國科學院院士曹晉濱說：「這項開創性工作打破了國際科學界持續70多年的關於合聲波產生和傳播機制的傳統觀點，發現了合聲波產生的新機制——非線性波粒相互作用。」

據介紹，地球的磁場深入太空，磁力線受到宇宙空間帶電粒子等擾動時，會激發頻率特徵類似清晨鳥兒齊鳴合聲的電磁波，科學界稱為合聲波。合聲波是太空中幅值最強的電磁波動之一，自上世紀50年代以來一直是空間物理學研究的前沿熱點，但過去通常認為它只出現在靠近地球的偶極磁場區域。

由中國科學家領銜、美國和瑞典同行參加的國際團隊分析了國際地球磁層多尺度衛星（MMS）數年收集的海量數據，首次在距離地球超過16萬公里的遙遠太空發現了合聲波，並給出非線性波動-粒子相互作用是這種合聲波發生原因的理論解釋。

「我們觀測到合聲波的頻率不到100赫茲，處於人類可以聽到的聲波頻率範圍，轉化為音頻輸出後，就得到一段能被我們聽見的『太空合聲』。」論文第一作者、北京航空航天大學副教授劉成明說，「這段聲音不僅像鳥兒鳴叫，還有些像科幻作品中的太空鯨歌。」

合聲波對理解空間基本科學問題有重要作用，也有多方面實際影響。它在地球輻射帶的高能電子加速和極區脈衝極光的產生過程中起着關鍵作用，可以形成壯觀美麗的極光；還會影響空間天氣變化，可危害航天器穩定運行和航天員健康。本次成果可為空間天氣的精確建模與預報研究提供重要理論支撐。

英國南極考察處專家、英國皇家學會院士理乍得·霍恩在《自然》配發的觀點文章中評價，這項觀測結果很重要，「是在一個驚奇區域的驚奇發現」，將極大提高科學界在空間天氣等方面的預測能力。