科学家发现数十年航天器数据隐藏的问题

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

不同的过程会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辐射带。

穿越地球辐射带的航天器可以记录下看似随机的粒子行为，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。

国际空间科学研究所（ISSI）的研究团队由伯明翰大学和捷克科学院牵头，在《物理评论研究》上报告称，结构清晰的粒子运动所产生的观测结果，与通常被认为由随机散射导致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束缚的高能粒子组成的甜甜圈形状区域。地球并非唯一拥有辐射带的天体。类似的辐射带存在于土星、木星及其卫星木卫三周围，以及已发现的超冷褐矮星周围。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，留下一种平滑的模式——即使粒子并未发生扩散，这种模式看起来也像是扩散造成的。

航天器会模糊可预测的运动

赫尔辛基大学的第一作者Adna