科学家发现数十年航天器数据中隐藏问题

航天器的测量可能会使地球辐射带中高度有序的粒子运动显得随机，这可能会掩盖驱动这些危险环境的物理机制。图片来源：Shutterstock

不同的过程可能产生相似的航天器观测结果，这使得难以确定粒子如何穿过地球的辐射带。

穿过地球辐射带的航天器可以记录粒子行为，这些行为看似随机，即使其背后的运动是高度有序的。新研究表明，航天器测量的有限分辨率会掩盖高能粒子群中的精细结构，使可预测的运动看起来像扩散。

由伯明翰大学和捷克科学院牵头的国际空间科学研究所（ISSI）研究团队在《物理评论研究》中报告称，结构明确的粒子运动产生的观测结果，与通常被认为是随机散射的模式几乎无法区分。

这给试图理解辐射带的研究人员带来了一个基本问题。两种截然不同的物理机制可能会留下本质上相同的观测特征。

辐射带是由行星磁场约束的高能粒子组成的环形区域。地球并非唯一拥有辐射带的星球。类似的辐射带存在于土星、木星及其卫星木卫三，以及已发现的极冷褐矮星周围。了解这些区域内粒子的运动方式很重要，因为高能粒子会损坏卫星、干扰通信并使太空任务复杂化。

当局部高能粒子群在辐射带磁场中漂移时，它们最初有序的分布会逐渐形成越来越复杂的结构。然而，航天器对这些结构的采样分辨率有限。因此，测量中可能会丢失精细细节，留下平滑的模式，即使粒子未发生扩散，这种模式看起来也像是扩散的。

航天器可以模糊可预测的运动

赫尔辛基大学的第一作者AdnaneOsmane博