太阳的后院的航天器无助于行星尘埃的起源


科学家使用数据来自">美国宇航局帕克太阳能探头已经组装了最完整的图片,尚未成为大型空间灰尘的内部结构和行为,称为Zodiacal云,在整个太阳系中旋转。他们在云中发现了三个粉尘群体。大多数晶粒慢慢地向太阳(α-芳级)慢慢地拉进去;第二个群体被生成为旋流云碰撞中的谷物,从而产生碎片,使它们在阳光下的压力(β-菱形)的压力围绕着太阳系推出。和第三组可能创造的,当彗星碎片的“管”与来自前两个群体的谷物碰撞时,它们以独特的楔形散布。信用:Mike Buckley的动画,约翰霍普金斯大学/美国宇航局应用物理实验室

射击星和宇航员安全有什么共同之处?

两个茎从整个太阳系中发现的亚微观岩石碎片,有时称为行星际灰尘。

当这些颗粒与地球的大气碰撞时,它们会产生流星,更好地称为流星,因为(通常)微观碎片蒸发并使火焰穿过空气。当他们与宇航员碰撞时,它们可以在太空诉讼中穿孔 - 或更糟。理解这种行星际灰尘的来源和模式对美国宇航局非常重要,因为它计划对月球的任务,">火星, 超越。

在阳光周围的革命期间帕克太阳能探头宇宙飞船,使命进行靠近太阳而不是太空历史,被这些粉尘颗粒轰炸。当撞到航天器时,微小的谷物 - 一些小于千分之一的毫米,蒸发和释放可由田地检测的电带电粒子云,这是一种设计用于检测电场的仪器套件。

这一周在行星科学期刊上发布的一篇论文使用田地数据来抬起近距离看看这些微粒的集体术语。

“每个太阳系都有一个Zodiacal云,我们实际上可以探索我们的探索,并了解它的工作原理,”普林斯顿的Astrophysical Sciences副学士杰利Szalay说,普林斯顿的主要作者是其中一篇论文的主要作者。“了解Zodiacal云的演变和动态将使我们能够更好地了解我们在任何其他太阳系周围看到的每一个八焦化观察。”

黄道岩云以肉眼看到的方式散发出阳光,但只在非常黑暗,晴朗的夜晚,作为来自城市的月光或轻松突出的夜晚。靠近太阳附近的最厚的太阳系附近,太阳系的边缘,黄道带云看起来光滑到肉眼,但红外波长揭示了可以追溯到它们来源的明亮条纹和缎带:彗星和小行星。

With data from Parker’s first six orbits, together with computer modeling of the particle motion in the inner solar system, Szalay and his colleagues disentangled those streaks and ribbons to reveal two different populations of dust in the zodiacal cloud: the tiny grains ever-so-slowly spiraling in towards the sun over thousands to millions of years, known as alpha-meteoroids; and then, as the swirling cloud gets denser, the larger grains collide and create ever-smaller fragments known as beta-meteoroids that are subsequently pushed away from the sun by the pressure from sunlight.

是的,阳光。

而且不仅仅是一点。“当片段足够小时,辐射压力 - 太阳灯 - 实际上足以将其从太阳系中吹出太阳能系统,”Szalay说。

“从地球和火星之间的区域的专用航天器粉尘测量中据说”这种微小谷物“的存在,但从未在内部太阳系中,这些颗粒被认为起源于这些颗粒,”最大的Zodiacal粉尘专家的HaraldKrüger说Planck Institute for Solar System Research and a co-author on Szalay’s paper. “Thus, the FIELDS instrument offers a new window to study these solar light-driven dust particles close to their source region.”

田地还检测到狭窄的颗粒流,似乎从离散源释放,形成在黄道带粉尘中的精细结构。要了解这一第三个组成部分,Szalay回到了Zodiacal粉尘的起源:彗星和小行星。

彗星,穿过我们的太阳系长,椭圆轨道的灰尘雪球,当他们足够接近太阳时,将大量的灰尘喷射到阳光下,开始蒸发冰和干冰。小行星,大型和小岩石绕着火星之间的阳光木星,当它们彼此碰撞时释放灰尘。Some of these grains are knocked off in any direction, but most are trapped in the orbits of their parent body, explained Szalay, meaning that over the course of thousands of orbits, a comet’s track becomes more like a gravel road than an empty path with one shining orb and a bright trail. (Over millions of orbits, the grains will scatter beyond their orbital path, merging into the zodiacal background cloud.)

Szalay是指这些灰尘的路径为彗星或小心子碎片的“管”。“如果地球在任何地方穿过该管,我们就会淋浴,”他说。

他理论帕克太阳能探头可能已经穿过其中一个。“也许有一个密集的管子,我们刚刚无法观察到除了帕克实际上飞过的帕克以外的方式观察到它,”他说。

但是最接近帕克路径的管似乎没有足够的材料来引起数据尖峰。所以szalay提出了另一个理论。也许这些青色管之一 - 最有可能每12月导致地球最强烈的流星阵雨之一的牙蛋白质 - 在高速上抵抗内部十二岩云本身的高速碰撞。管和十二岩粉尘之间的影响可以产生大量的β-陨石,这些β-常规不会在随机方向上爆炸,但是被聚焦到一组狭窄的路径中。

“我们称之为这个”博尔斯流“,这是对该领域的一个新贡献,”Szalay说。“这些β-流预计在所有地下室行星磁盘上将成为一个基本的物理过程。”

“这篇文章的一个重要方面是帕克太阳能探头是第一个达到如此靠近太阳的航天器,即它穿透了相互颗粒碰撞是最常见的区域,”富辅云建模师说:PETRPokornì说with NASA and the Catholic University of America, who was a co-author on Szalay’s paper. “Mutual particle collisions are important not only in our solar system, but in all exosolar systems. This article gives the modeling community a unique insight into this previously uncharted territory.”

“帕克本质上经历了自己的流星淋浴,”Szalay说。“它要么飞过那些材料管之一,要么飞过β流。”

该溪流也被Anna Pusack发现,然后是科罗拉多州大学的本科生。“我在我的数据中看到了这种类似的楔形形状,我的顾问大卫马拉斯波娜建议我向Jamey展示了这项工作,”她说。“楔形形状似乎表示强烈的喷雾,或者在他的新模型中称为β流的jamey,小颗粒以非常有线的方式击中航天器的小颗粒。这对我来说是令人难以置信的,连接我分析到国家另一面的理论工作的数据。对于一位年轻的科学家,它真的引发了可以来自合作工作的所有兴奋和可能性。“

Pusack是纸上的铅作者与Szalay共同发布。“这些论文真的齐头并进,”她说。“数据支持模型,模型有助于解释数据。”

“这对我们对八痛云的理解,更广泛的尘埃环境的理解是一个巨大的贡献,以及美国宇航局帕克太阳能探针使命的粉尘风险,”天体物理科学教授David McComas说:Astrophysical Sciences教授普林斯顿大学和普林斯顿等离子物理实验室的副总裁,他是斯塔尼斯的主要调查员,另一个乐园太阳能探测器,以及即将到来的外星形测绘和加速探测(IMAP)使命。

参考:

J.R. Szalay,P.Pokorný,D.M.的“内部Zodiacal云的碰撞演变”马西娜,A. Pusack,S.D。Bale,K. Battams,L.C.Gasque,K.Goetz,H.Krüger,D.J.McComas,N.A. Schwadron和P. Strub,9月9日9月9日,行星科学杂志
DOI:10.3847 / PSJ / ABF928

“帕克太阳能探测器检测到粉尘方向性和帕克太阳能探测器的异常行星粉末”。马拉西娜,J.R. Szalay,S.D。Bale,K.Goetz,R.J.2021年9月9日,Macdowall和M. Pulupa,行星科学杂志
DOI:10.3847 / PSJ / AC0BB9

该研究得到了NASA(NNN06AA01C,80NSSC21K0153)和欧洲空间敏感(4000106316/12 / NL / AF-IMEX)的支持。

在NASA合同NNN06AA01C下设计和开发了帕克太阳能探头宇宙飞船上的田地实验。

1条评论在“太阳的后院的航天器”不允许行星尘埃的起源“

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