我们可能意外地在地球周围形成了一个保护气泡

当海军想要向水下潜艇发送信息时，有时会使用甚低频 (VLF) 无线电波。这些长波长的无线电波从地面上的大型塔发射，具有独特的穿透咸水的能力。但有些无线电波最终进入了太空。根据一份新报告，它们可能在太空中形成一个围绕地球大气层的保护气泡。

这一发现来自范艾伦探测器——两艘于 2012 年发射的航天器，用于巡视环绕地球的辐射带。范艾伦辐射带是来自太阳的带电粒子被困在地球磁场中的区域。这些高能质子和电子可以摧毁卫星的电子设备，这是一个持续令人担忧的问题，因为辐射带并不总是停留在一个地方。

麻省理工学院空间等离子体物理学家菲尔·埃里克森 (Phil Erickson) 表示：“传统观点认为，随着大气层（尤其是电离层和等离子体层）的增长和收缩，外带的内缘会来回移动。”但范艾伦探测器的观测表明，无线电波在确定辐射带的位置方面也可能发挥作用。

在 2015 年的一次强烈地磁风暴中，一场大型太阳风暴击退了等离子体层，但令人惊讶的是，外层范艾伦带并没有靠近地球。“等离子体缩回了，但范艾伦带没有跟上，”埃里克森说。但他和他的同事注意到了其他事情：“这些非常强大的无线电信号停止的边缘与电子停止进入的地方相同。”

此外，20 世纪 60 年代的数据表明，当甚低频传输不太常见时，该带的内边界距离地球更近。该团队认为，如今，当从太阳风暴中发射出的电子接近地球时，甚低频波会使它们偏转，使它们偏离轨道并被推入大气层，从而迷失方向。

“至少在太阳风暴发生的最初几个小时到几天内，波似乎会阻止电子进一步进入，”埃里克森说。“如果你等待的时间更长，情况会变得更加复杂，因为它们会逐渐扩散。但这表明，如果你的卫星距离地球半径不到 2.8 倍（约 15,000 英里），你可能不需要像我们想象的那样担心它。”

今年某个时候，美国空军计划发射 DSX 卫星，以测试使用 VLF 波偏转太空辐射的可行性。如果成功，人类或许能够利用这些波来帮助防止太阳爆发，避免太阳爆发将巨大的带电粒子云倾泻到太阳系中。

需要明确的是，日冕物质抛射和太阳超级风暴仍然是人类文明面临的罕见但重大的威胁。甚低频波无法保护我们免受太阳风中质子的伤害，因为质子太重，波无法偏转，也无法保护我们免受太阳大爆发造成的其他电气问题的伤害。埃里克森说，这项新研究“并不是说我们不必担心”太阳超级风暴。“它告诉我们，关于其具体影响，我们还有很多东西需要了解。”

到目前为止，他和同事们还没有机会看到 VLF 波在超级风暴中的表现——他们所能做的最好的事情就是利用目前的结果，推断在更强烈的风暴中会发生什么。“VLF 可能仍然会存在，”Erickson 说，“但这完全是我的猜测。目前还没有定论。”

接下来，他和他的同事希望进一步研究这一现象，以更多地了解这个边界在正常太空天气中的行为方式，看看它是否会在其他太阳风暴中重复这种行为，并找出可能使它变弱或变强的原因。

该研究结果发表在《空间科学评论》上，是一项更大规模研究人类活动对太空天气影响的一部分。