【菜科解读】

一个明亮的火球划过天空（图片uux.cn/欧空局/美国国家航空航天局）据美国太空网（Tereza Pultarova）：随着越来越多的航天器被发射到地球轨道，太空飞行对环境的影响越来越明显。

多年来，越来越多的卫星在地球大气层中燃烧，这一直让科学家们感到担忧。

现在，一篇新论文探讨了卫星重新进入地球后，地球周围出现的导电尘埃外壳如何影响地球的保护磁场。

美国物理学家、冰岛大学博士生Sierra Solter Hunt告诉Space.com：我们的星球上到处都是垃圾。

Solter Hunter是这篇新论文的唯一作者，该论文已于2023年12月在在线存储库Arxiv上以预印本形式发表，目前仍在等待同行评审。

从那时起，这篇论文在网上引发了讨论。

索尔特·亨特对此感到高兴，尽管有些人认为她的结论被夸大了。

我想开始对话，她说。

Solter Hunt在她对等离子体尘埃的博士研究中遇到了地球高层大气中金属尘埃浓度增加的问题。

她解释说，等离子体尘埃，产生于构成地球高层大气的脆弱电离气体与撞击地球的流星燃烧留下的微小灰烬颗粒以及任务结束时燃料耗尽后螺旋返回的卫星的相互作用。

流星从一开始就撞击地球，但它们的化学成分与卫星完全不同。

索尔特·亨特说：流星只含有微量的高导电金属。

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另一方面，卫星基本上完全由超导金属制成。

根据索尔特·亨特的计算，每天有50吨太空岩石在地球大气层中蒸发，留下约450公斤的带电尘埃。

这比一颗重新进入星链的卫星产生的能量少了三倍。

根据美国国家海洋和大气管理局的数据，目前，每天大约有一颗旧卫星在地球大气层中死亡。

但随着太空探索技术公司（SpaceX）的星链（Starlink）等大型星座运营商继续组建机队，这一数字还会增长。

如果太空探索技术公司按计划完成由42000颗卫星组成的第二代星链星座，仅星链卫星就将以每天23颗的速度重新进入。

这是因为太空探索技术公司预计将定期用更新、能力更强的航天器升级其机队。

Solter Hunt说：这大约是每天29吨的卫星返回材料，仅用于星链超级星座。

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研究人员说，根据目前的技术，很难准确地模拟出这么多导电材料将如何影响地球磁场。

索尔特·亨特说：卫星大多由铝制成，铝是一种超导体。

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超导体用于阻挡、扭曲或屏蔽磁场。

我担心的是，在未来的某个时候，这种导电尘埃可能会在磁层中产生一些扰动。

2024年1月2日发射的一批SpaceX星链卫星，包括前六颗具有直接到蜂窝能力的卫星。

（图片uux.cn/SpaceX）在这一点上，返回的人造碎片已经产生了比地球范艾伦辐射带质量更多的导电尘埃，这两个区域位于行星上方，由于行星磁场的影响，来自太阳的带电粒子在这里积累。

内部和外部范艾伦带分别在3700英里和7400英里（6000和12000公里）以及16000和28000英里（25000到45000公里）的高度之间延伸。

另一方面，重新进入卫星的磁尘积累得要低得多，大约在地球表面以上37到50英里（60到80公里）。

索尔特·亨特认为，导电外壳引起的扰动可能会在地球的保护磁屏蔽上戳破洞，从而可能使更有害的宇宙辐射到达地球表面。

在一个极端的、几乎是世界末日的场景中，减弱的磁层可能会让太阳风开始剥离地球大气层，就像数十亿年前对火星大气层所做的那样。

然而，这肯定不是一个直接的威胁。

显示太阳风（红色）与地球磁场（蓝色，不按比例）相互作用的插图。

（图片uux.cn/Mark Garlick/科学图片库/Getty Images）索尔特·亨特更关心的是对臭氧层的影响。

当来自卫星的铝燃烧时，它会转化为氧化铝，一种已知的臭氧消耗物质。

加拿大不列颠哥伦比亚大学天文学和天体物理学副教授Aaron Boley领导的一个研究小组此前曾探讨过巨型星座碎片对臭氧层造成的危险。

博利的论文发表在著名的《科学报告》杂志上，他拒绝对索尔特·亨特的论文发表详细评论，但表示这开启了一场重要的讨论然而，美国国家海洋和大气管理局的大气化学科学家凯伦·罗森洛夫发表了关于卫星再入大气层产生的氧化铝对地球高层大气影响的论文，她表示，应该谨慎对待这些结论。

包括罗森洛夫和博利在内的科学家此前曾对地球大气层中卫星灰浓度的不断增加以及这可能对地球产生的长期影响表示担忧。

2023年10月，另一个团队报告称，使用美国国家航空航天局的高空研究飞机，在地球表面以上11.8英里（19公里）的高度探测到来自火箭排气或燃烧的太空垃圾的颗粒。

研究人员认为，由于这些粒子的体积很小，它们要么永远留在大气层中，要么需要很长时间才能回落到地球上。

随着火箭发射和卫星飞行速度的加快，它们的浓度可能会急剧上升。

就像地球大气中温室气体浓度不断增加一样，其后果可能在几十年后才会变得明显。

索尔特·亨特说：这些超级星座将不断制造污染。

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它会越来越多，会产生一些不同的化学反应，我们基本上对此一无所知。

在太平洋深处，地球外核的熔融铁于2010年意外逆转方向

由欧洲航天局领导的卫星任务帮助科学家追踪了这一剧烈变化，揭示了地球深处内部可能比之前认为的更不稳定和更具动态性。

几十年来，科学家们一直认为他们对液态金属在地球外核内部的运动有合理的理解。

埋藏在地表下约2200公里的巨大熔融铁层似乎遵循相对稳定的长期模式。

然后情况发生了变化。

2010年，赤道太平洋下方一大片富含铁的流体区突然改变了航向。

水流没有继续向西流动，反而突然加速向东流动。

研究人员仍不完全清楚其具体原因，但新分析的卫星和地面观测现提供了迄今为止最清晰的地球中心隐藏动态之一。

卫星揭示了地球深处隐藏的转变这项发表在《地球深部内部研究杂志》上的新研究，分析了1997年至2025年间收集的磁场数据。

科学家们结合了地面站的观测数据与多个卫星任务的测量数据，包括欧洲航天局的Swarm和CryoSat，以及德国CHAMP任务和Ørsted卫星的数据。

这些任务使研究人员能够监测地球磁场的细微变化，这种磁场是由外核中导电熔融铁的运动产生的。

通过研究这些变化，科学家们重建了地球核心与地幔边界处的流动模式。

该分析揭示了太平洋的意外逆转。

研究发现，2010年，太平洋地区从微弱向西移动转为强烈向东移动，挑战了此前外核在长期内表现大致稳定且可预测的假设。

地球的磁场屏蔽依赖于这种流动地球的磁场之所以存在，是因为液体外核内部不断运动。

当熔融铁环绕固体内核时，形成了地球的地质发电机——负责产生环绕地球的磁场的过程。

这种磁场屏蔽在保护地球免受来自太阳的带电粒子影响中起着关键作用。

没有它，地球的大气层和技术系统将更加容易受到有害太阳辐射的影响。

尽管新观测到的逆转对人类和气候没有威胁，科学家表示理解这些内部变化极为重要。

磁场在不断演变。

即使是渐进的变化，也会影响导航系统、航天器操作以及用于预测近地空间天气的模型。

群聚卫星提供了关键线索ESA的三颗Swarm卫星于2013年发射，专为以极高的精度绘制地球磁场而设计。

它们的高灵敏度磁力计能够将来自核心深处的信号与地壳、海洋、电离层和磁层产生的磁效应区分开来。

由于卫星运行在精心协调的轨道上，研究人员能够追踪磁场模式随时间演变的过程。

这些观测帮助科学家不仅识别了太平洋反转本身，还发现了后续的扰动，包括2017年的地磁震动，即地球磁场行为的快速变化。

据欧洲航天局Swarm任务经理Anja Stromme介绍，Swarm的长期数据集尤为宝贵，因为它提供了多年持续的全球覆盖，而不仅仅是依赖分散的地面观测站。

这种持续监测使研究人员能够观察2010年反转后岩心动力学的变化，并跟踪东流随时间演变。

科学家认为这种逆转可能已经开始减弱主要研究作者弗雷德里克·达尔·马德森表示，这一突如其来的反转引发了关于地球深层内部行为的重大新问题。

研究人员目前正试图确定该事件是暂时波动、反复振荡的一部分，还是核心内新稳定环流模式的开始。

有趣的是，团队的模型表明，自2020年左右以来，太平洋下方强劲的东流已经减弱。

卫星数据还揭示了快速变化的流动结构和波状加速度，这些在较旧或噪声较大的数据集中可能未被检测到。

这些发现暗示地球核心可能经历的短期区域变异远超科学家此前的认知。

弗雷德里克·达尔·马德森还指出，太平洋流动反转的时间与地球内核通过大地测量和地震学研究推断出的变化相吻合。

研究人员现在怀疑，多个深地层发生的过程之间可能存在联系。

深地球可能比预期更紧密相连参与该研究的科学家表示，这些发现可能会重塑研究人员对地球外核、内核和下地幔相互作用的看法。

欧洲航天局群组任务科学家伊丽莎白塔·约尔菲达解释说，太平洋逆转挑战了长期以来“西向环流稳定主导外核”这一观点。

相反，研究表明，重大地区变化可能在短短十年内迅速出现。

这种可能性尤为重要，因为地核与地幔之间的边界被认为是决定深地球动力学的最关键区域之一。

理解这些层次如何相互影响，有助于科学家构建更准确的地球内部演化模型。

为什么这很重要这一发现凸显了科学家们对隐藏在地表动的金属海洋知之甚少。

曾经看似相对稳定的系统，实际上可能能够快速且出乎意料地进行重组。

得益于像Swarm这样的长期卫星任务，研究人员现在可以近乎实时地监测地球的磁引擎，捕捉到以前难以察觉的细微变化。

随着科学家们致力于了解地球磁场的演化以及行星内部深层过程之间的相互联系，这些观测变得越来越重要。

太平洋的逆转最终可能只是暂时的。

或者它可能表明地球核心的运作方式比研究人员曾经想象的更加多变和复杂。

无论哪种情况，这一事件都为我们地球上最难到达的地区之一打开了一扇新的窗口。

黑洞会吞噬地球吗 黑洞又是怎样吞噬地球

　　人类对于黑洞的好奇一直都没有停歇，就连科学界都对此争吵不断——霍金甚至一度想证伪黑洞的存在，更别说民间的无数科幻作品了。

很多小说都有过人类的末日是太阳死亡变成黑洞进而吞噬地球这样的桥段，地球被黑洞吞噬，到底会是一幅怎样的场景?近日，一位美国科学家给出了答案。

　　"面条化"假设!有一个非常著名的黑洞假设——物体在靠近黑洞时，由于引力作用，会被"面条化"(spaghettification，这个单词来源于spaghetti，意大利面)。

简单来说，如果你离黑洞过近，就会被黑洞的引力拉成像面条一样长长的一条。

这种效果的产生是重力梯度作用于你身体而产生的变化。

　　想象一下，你正在一脚踏进一个黑洞，因为你的脚跟头部相比，离黑洞更近，所以它会受到来自黑洞的更强的引力，同时，你的手臂因为摆臂的关系，与你的脚还不在一个方向上，所以手臂还会受到一个来自不同方向引力的牵引。

　　不同的位置、不同的方向，这就使得身体的不同部位从边缘向中心聚集，最终的结果不仅是身体整体的延伸，更让身体的中间变薄变长，因此，你的身体，地球也是一样，就会像被拉成了一根长长的面条，被黑洞的大嘴吞噬进去。

　　黑洞视界让你短暂拥有"上帝之眼"!假设一下，如果我们的地球旁边突然冒出来一个黑洞，会出现怎样的情景?　　首先，导致面条化的引力效应开始发挥作用，地球接近黑洞的部分会比另一边受到更强的引力，于是地球开始解体，如果这个黑洞的质量非常巨大，那么我们甚至有可能感觉不到自己正在被吞噬，因为在一段时间之内，由于时间变慢的影响，地球的视界(Event Horizon)会低于黑洞的视界，我们看到的东西将会一如寻常。

　　视界之所以叫"视界"，正是因为这是一个事件的边界，边界内发生的事件对于边界外的观察者来说，永远不会发生。

所以，从灾难降临到灾难发生，你会感觉自己向黑洞跌落的过程没有任何异常，就像从高处走向地面一样。