去年夏天，當美國宇航局科學家發射雙子航天器探測範艾倫輻射帶時，他們預計會研究圍繞地球執行的兩個高能粒子環。結果他們發現了三個，顛覆了關於巨型環結構長達 50 年的模型。
範艾倫輻射帶於 1958 年首次被發現，人們認為它由兩個高速帶電粒子庫組成，透過地球磁場被限制在單獨的環狀環中。外環的軌道距離地球約 10,000–60,000 公里，環繞著距離地球約 100–10,000 公里的能量更高的內環。這就是詹姆斯·範艾倫半個世紀前首次使用衛星資料發現它們的配置，這也是美國宇航局的雙子範艾倫探測器在 2012 年 9 月 1 日開始執行時記錄的結構。
但是僅僅兩天後，探測器上的望遠鏡就揭示了一個額外的狹窄帶電粒子帶的出現，它夾在內環和一個現在高度侵蝕的外環之間。“這太出乎意料了，我們認為儀器出了問題，”科羅拉多大學博爾德分校的太空物理學家丹尼爾·貝克說。
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然而，新的環持續存在，貝克和他的團隊現在將其建立歸因於行星際衝擊波，這是一種來自太陽的太陽風粒子的傳播爆發，已被其他航天器檢測到。他認為，衝擊波清除了外環的大部分，然後將剩餘部分分成兩個不同的部分。
幾乎整個 9 月，中間環都存在，而外環則繼續時隱時現。然而，10 月 1 日，另一個比前一個能量更大的行星際衝擊波摧毀了外環和中間環，只留下內部的範艾倫輻射帶完好無損。貝克說，七八天後，第三個衝擊波以某種方式恢復了教科書中描述的兩個輻射帶的原始結構。
貝克繼續說，探測器在 10 月 9 日收集的資料顯示，“突然整個外環再次被點亮，但[中間]環消失了。”
這些發現今天在《科學》雜誌上報道，證明了太陽爆發確實是輻射帶結構背後的強大驅動力，並且類似活動可能很常見，尤其是在現在，接近 11 年太陽週期的峰值附近，貝克說。儘管如此，他補充說，關於外環劇烈變形和為期一個月的中間環位置的細節，無法用當前的理論來解釋。
加州大學洛杉磯分校的地球物理學家尤里·施普里茨說，理解三區結構“將成為世界各地理論家和數值建模者未來研究的主題”，他沒有參與這項研究。