来历：科技日报

90后在幼年都有过一块归于自己的磁铁。有磁铁的当地就有磁场，它能散发出一股看不见的奇特力气。

日前，美国国家航空航天局（NASA）研讨团队在《天然·地理》在线发布的一项最新发现显现，木星磁场会跟着时刻推移而不断改变。这是科学家初次确认无疑地勘探到地球之外天体内部磁场随时刻而改变的状况。

行星磁场是怎么构成的？地球和木星磁场的改变形式相似吗？研讨木星磁场对咱们了解地球有何含义？

行星内部或有“发电机”

在太阳系内，除了火星和金星外的六大行星都有磁场存在。

行星的磁场一般有三种，内禀磁场（行星内部自发发生、保持和改变的磁场）、感应磁场以及剩下磁场。“感应磁场一般是指经过外界磁场或电流的改变而在行星内部导电区域中感应发生的磁场。剩下磁场是由岩石或其它物质在冷却进程中保留下来的磁场，在低温条件下能够长时间存在。”中科院上海地理台研讨员孔大力接受科技日报记者采访时说。

内禀磁场又是怎么构成的呢？最早的解说是“永磁铁学说”，人们认为，地球内部有巨大的磁石存在。“可是，地球内部温度超越6000℃，而矿藏的居里温度一般为几百摄氏度。由于磁石被加热到超越其居里温度时，磁性就会消失。所以，很显然地球内部不存在这样的磁铁。”中科院地质与地球物理研讨所副研讨员戎昭金告知科技日报记者。

“100多年前爱因斯坦就提出行星磁场的构成是个难题，至今仍然没有解决。”北京大学地球与空间科学学院教授宗秋刚接受科技日报记者采访时表明，在各种假说中，学界公认的是“磁流体发电机”理论。

“依据发电机学说，地球内核是液体的。这些液体温度很高，能够消融简直一切物质。其间的带电物质在活动时发生电流，然后发生磁场。电流越大，发生的磁场就越强。”宗秋刚解说道。

地球磁场正在衰减

孔大力告知记者，行星发电机能够运作有必要满意三个条件：一是行星内部有导电流体，二是行星内部有满足的热能或化学能以保持激烈的对流运动，三是行星要有较快速的旋转。

“所以，有的行星有磁场，有的行星没磁场。比方地球和水星有熔融铁镍金属的外核，对流激烈，又有自转，所以有磁场。木星、土星、天王星、海王星有导电的金属氢层，对流激烈，自转快速，所以也有很强磁场。而火星内部或许大部分物质现已冷却凝结了，金星自转太慢，或许是它们没有磁场的原因。”孔大力说。

一般来说，体积越大、自转越快的行星内禀磁场就越强。“由于体积越大内核就越深，带电的液体接受的压力和温度随之加大，能够消融更多物质，磁场也更强。”宗秋刚表明。

对行星环境来说，磁场的效果非同寻常。“磁场能够防止太阳风直接打到行星外表，磁场能‘锁住’大气和水分。”宗秋刚说，经过研讨磁场还能揣度行星演化的前史。这是由于磁场周围有磁感线，带电的岩浆喷出时会向着磁场的方向摆放，当岩浆冷却、凝结就会将其时的磁场位形保存下来。

地球假如没有磁场，人类就会露出于激烈的辐射中，无法生计。“近100年来，地球的磁场正在渐渐削弱。将来某一天，地球的磁场是否也会消失，变得像火星相同？”戎昭金说，带着种种困惑，科学家们企图从其他行星着手寻求答案。

木星磁场改变受多重搅扰

NASA科学家将此前的木星观测使命 “先驱者10”号、“先驱者11”号、“旅行者1”号以及“尤利西斯”号所取得的数据，与有关木星磁场的新模型“JRM09”进行比较。他们发现，从“先驱者”航天器供给的第一批木星磁场数据到“朱诺”号供给的最新数据显现，木星磁场确实在发生改变。“朱诺”号科学家吉米·摩尔说：“长达40年的近距离观测为咱们供给了满足的数据。”

是什么促进木星磁场发生改变呢？研讨团队经过核算发现，大气环流的效果能很好地解说木星磁场改变。“木星外表有条带状运动的大气风，这些大气风原本是中性的。当接近行星内部时，由于温度和压强升高，中性的大气风逐步被电离，然后带电。带电大气风与磁场会发生相对运动，并在此进程中发生附加感应电流和磁场。这些附加的电流和磁场就会对本来的磁场发生影响。”戎昭金说，吉米·摩尔经过核算大气风的运动速度与磁场的效果就能够得出木星磁场的改变巨细，并发现核算成果与卫星的观测剖析根本相符。

不过，让戎昭金心存疑虑的是：单纯用大气环流解说木星磁场的改变是否是仅有回答？“磁场的发生是一种积分效应，是一切电流源一起构成的成果。”戎昭金直言，研讨木星磁场改变的要素不能不考虑磁层电流以及磁层顶电流等外部电流的搅扰，以及内部磁场发电机电流的改变。

据介绍，大气环流、磁流体发电机和其他要素都会对木星磁场发生影响。“由于咱们对木星前期观测较少，加上木星观测难度大，因此依据现有的数据和模型，想要真实严厉区别究竟是哪一种要素导致木星磁场发生改变，真的很难做到。”戎昭金说。

或能提醒地球未来

这次发现的一个很大含义在于，木星的大红斑或许会由于磁场改变受影响。“观测发现，大红斑正在缩小。假如依照磁场现在的改变，木星的大红斑有或许会消失。”宗秋刚说。

不过，该发现实际上早已在科学家的预料之中。“经过磁场的长时间改变研讨磁流体动力学性质是研讨行星发电机的重要手法。这种研讨办法在地球上已被广泛使用，在木星上的使用得益于数十年的深空勘探对木星磁场继续的丈量。”孔大力说。

戎昭金也表明，跟着欧洲航天局（ESA）的木星冰卫星勘探器（JUICE）方案以及更多木星勘探方案的推动，木星磁场的奥秘面纱将一层一层被揭开。

了解木星磁场能够协助咱们知道木星内部结构。“由于咱们无法深化木星内部去勘探，经过研讨磁场能够在必定程度上确诊内部结构，这和经过重力场知道行星内部是一个道理。”戎昭金说。

孔大力表明，地球和木星的磁场改变从物理本质上是共同的。但从磁流体动力学的视点，地球和木星内部热量、物质存在的状况和电导率散布都差异巨大，所以发电机类别不相同。别的，与木星比较，地球的大气根本不具有导电性，所以大气环流对地球磁场的影响没有那么强。

虽然地球和木星的磁场存在差异，但研讨木星磁场对了解地球磁场大有裨益。“由于地球在构成的前期阶段和木星相似，是气态行星。了解木星磁场，有助于提醒地球磁场的演化前史和趋势。”戎昭金告知科技日报记者，“这便是比较行星学的价值地点。研讨火星、金星、水星，终究意图仍是了解地球的演化和宜居环境的构成，然后认知生命的来源和人类未来的命运。”