在浩瀚的宇宙中，地球磁力线仿佛巨大的琴弦，被宇宙空间中的带电粒子轻轻拨动，演奏出一曲神秘的“太空合声”。近日，北京航空航天大学的科研团队向全球科学界宣布了一项重大发现——他们首次在距离地球16万公里的太空中捕捉到了这种“太空合声”，并揭示了全新的合声波产生机制。
据专家介绍，“太空合声”是一种低频电磁波，其频率范围从一百赫兹到几千赫兹，因其频谱特征与地面鸟鸣合声的频谱特征相似而得名。传统观点认为，合声波的产生与地球磁场密切相关，当太阳风的能量抵达地球并与地球磁场相互作用时，就会激发出这种类似清晨鸟鸣的电磁波。
自20世纪50年代以来，全球科学家对合声波进行了广泛的研究，普遍认为合声波主要存在于近地空间的地球偶极磁场区域。然而，北航科研团队通过数年积累的海量科学探测器数据，首次在远离地球的非偶极磁场区域发现了合声波的存在，这一发现颠覆了科学界长达70多年的传统认知。
北航空间与地球科学学院的副教授刘成明表示，长久以来，科学家们一直认为合声波只能在近地空间的地球偶极磁场区域内存在，从未有人设想过它能在更远的地方出现。这一根深蒂固的观念直到北航团队的发现才被打破。
尽管“太空合声”被赋予了美好的想象，但科学家们至今仍未完全摸清其产生和传播的机制。合声波作为地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一，具有将电子加速到接近光速的能量。这些被加速的高能电子被称为“杀手电子”，对航天器的稳定运行和航天员的健康安全构成严重威胁。
刘成明副教授强调，合声波的影响巨大，甚至可能是致命性的。它能在极短的时间内将电子加速到极高的速度，从而对航天器造成毁伤。然而，这个来自太空的“杀手电子”制造者至今仍蒙着神秘的面纱，科学界尚未完全掌握其产生和传播机制。
北航研究团队通过观测证实了合声波不仅在近地空间存在，在远离地球的非偶极磁场区域同样也能存在。这一发现为揭开合声波的神秘面纱迈出了重要一步。他们利用卫星观测数据，包括粒子和电磁场的观测数据，提出了一个非线性波粒相互作用的物理过程，圆满解释了在16万公里外、非偶极磁场控制区域合声波的产生机制。
深入研究合声波对于保护人类航天活动具有十分重要的实际意义。由于合声波产生的高能粒子对人造航天器构成巨大威胁，全球所有航天大国的空间天气预测系统都将合声波作为重要内容。通过研究合声波的产生机制和高能电子的加速过程，科学家可以提前预报高能电子辐射带的演化，从而减免对卫星的损害。
除了对航天器的危害外，合声波还与地球两极的脉动极光有着直接关系。当合声波与电子共振并满足一定条件时，它会散射电子沿地球磁力线往两极走，撞击到极区高层大气的分子就会产生极光。这一发现进一步丰富了我们对地球空间环境的认识。
目前，北航科研团队的相关论文已在国际知名学术期刊《自然》上发表，并获得了国际同行专家的高度评价。这项研究不仅增强了我们对合声波的理解，还将极大地提高我们对空间天气的预报能力。
