中国科学家领衔，世界首次记录“太空合声”

地球磁力线像琴弦一样被宇宙空间带电粒子拨动，会发出什么样的声音？中国科学家领衔团队在23日正式出版的英国学术期刊《自然》发表论文，宣布在世界上首次记录到遥远的“太空合声”。

论文通讯作者、中国科学院院士曹晋滨说：“这项开创性工作打破了国际科学界持续70多年的关于合声波产生和传播机制的传统观点，发现了合声波产生的新机制——非线性波粒相互作用。”

据介绍，地球的磁场深入太空，磁力线受到宇宙空间带电粒子等扰动时，会激发频率特征类似清晨鸟儿齐鸣合声的电磁波，科学界称为合声波。合声波是太空中幅值最强的电磁波动之一，自上世纪50年代以来一直是空间物理学研究的前沿热点，但过去通常认为它只出现在靠近地球的偶极磁场区域。

由中国科学家领衔、美国和瑞典同行参加的国际团队分析了国际地球磁层多尺度卫星（MMS）数年收集的海量数据，首次在距离地球超过16万公里的遥远太空发现了合声波，并给出非线性波动-粒子相互作用是这种合声波发生原因的理论解释。

“我们观测到合声波的频率不到100赫兹，处于人类可以听到的声波频率范围，转化为音频输出后，就得到一段能被我们听见的‘太空合声’。”论文第一作者、北京航空航天大学副教授刘成明说，“这段声音不仅像鸟儿鸣叫，还有些像科幻作品中的太空鲸歌。”

合声波对理解空间基本科学问题有重要作用，也有多方面实际影响。它在地球辐射带的高能电子加速和极区脉冲极光的产生过程中起着关键作用，可以形成壮观美丽的极光；还会影响空间天气变化，可危害航天器稳定运行和航天员健康。本次成果可为空间天气的精确建模与预报研究提供重要理论支撑。

英国南极考察处专家、英国皇家学会院士理查德·霍恩在《自然》配发的观点文章中评价，这项观测结果很重要，“是在一个惊奇区域的惊奇发现”，将极大提高科学界在空间天气等方面的预测能力。