由欧洲航天局拍摄
欧空局的火星快车通过一系列“真”和“假”飞越，澄清了一个由来已久的火星之谜:火星最大的卫星火卫一是否以及如何反射太阳风
这张信息图显示了发生在2008年7月、2016年1月和2017年5月的三次火星快车飞越——前两次是在火卫一附近完成的“真实”飞越，后一次是“假”飞越，目的是澄清航天器探测到的特定信号是火卫一上发生的过程的真实探测，还是由于火星快车本身的粒子反射
信用:欧空局 通过进行一系列真实和“虚假”的飞越，欧空局的火星快车揭示了火星最大的卫星火卫一如何与太阳抛出的带电粒子太阳风相互作用——并发现了一个以前只在火卫一见过一次的难以捉摸的过程
太阳风从我们的恒星流出，使太阳系充满高能粒子
地球的月亮不断地反射这些粒子，考虑到火星的卫星火卫一和地球的相似之处(两者都是岩石的，缺乏磁场和大气，在太阳系内部围绕类地行星运行)，预计在火星的卫星火卫一上也会有同样的“反向散射”
然而，欧空局的火星快车只见过一次这种反向散射(在2008年)，尽管多次接近火卫一
研究人员现在报告了在火卫一第二次成功探测到反射太阳风粒子，这是在2016年1月飞越月球时发现的
“火卫一与太阳风的关系一直是个谜，”瑞典空间物理研究所(IRF)的长谷川义史·富塔纳说，他是2016年飞越新论文的主要作者
“我们知道火卫一肯定与这些粒子相互作用，但我们没有看到它们——为什么？为什么火卫一和月球表现如此不同，而两者看起来却非常相似？ “在八年的飞越中，我们第一次兴奋地再次在火星最大的卫星上看到这些反射粒子的迹象
" 然而，由于这种反向散射是如此间歇性，在火卫一很少看到，科学家们想知道这种现象是否可能是由火星快车本身反射太阳风粒子引起的
在2008年的飞越中，飞船移动了它的太阳能电池阵列，并将其仪器指向火卫一——这一操作可能影响了周围粒子的行为
“对于2016年的飞越，同样的批评依然存在:我们如何知道这次探测实际上是来自火卫一的反射，而不是来自火星快车本身？”长谷川义史补充道
假的飞越 为了探索这种可能性，研究人员在2017年对飞船进行了三次前所未有的特殊操作，被称为“假”飞越
火星快车使用完全相同的操作顺序、控制机动和太阳阵列调整，在充满太阳风但没有火卫一存在的一片空间中飞行，基本上执行了飞越——只是没有它的目标
“本质上，我们在火星上完成了一种实验室实验，”合著者马茨·霍尔姆斯特罗姆说，他也是IRF人，也是火星快车ASPEA-3仪器的首席研究员，该仪器观察到了反射粒子
“这些‘假’飞越让我们能够探索火星快车如何在更可控的环境中影响太阳风，因此我们可以寻找航天器本身是粒子反射原因的迹象
" “假”飞越没有显示火星快车产生或散射任何进入粒子的迹象，这表明火卫一确实在2008年和2016年飞越期间将探测到的粒子反射回了太空
这张照片由欧空局火星快车飞船上的高分辨率立体相机(HRSC)拍摄，是迄今为止火星卫星火卫一的最高分辨率照片之一
该图像显示了2004年8月22日在756轨道期间从不到200公里的距离拍摄的月球面向火星的一面，分辨率约为每像素7米
这张彩色图像是从HRSC的三个彩色通道和最低点通道计算出来的
由于几何原因，比例尺仅对图像中心有效
学分:欧空局/德国航天中心/柏林大学(G
纽库姆)，CC BY-SA 3
0 IGO 零星散射 尽管如此，反向散射粒子只在十几次火卫一飞越中的两次被发现，即使在那时，信号也是零星的和间歇性的
这与我们在月球上看到的完全不同，月球是另一个既没有大气又没有磁场的天体，因此预计会有类似的表现
为什么会有这种差异？ 长谷川义史和他的同事考虑了许多可能性，从可能发生在不同时空尺度上的过程，到火卫一上可能存在的磁性，再到火卫一和月球表面成分的差异，等等
“总的来说，间歇性粒子很可能从火卫一表面反射回来，但我们不能排除另一个神秘的来源，”长谷川义史补充道
“然而，‘假’飞越帮助我们更好地理解了情况，明确表明火星快车不是源头
“为了了解更多，我们需要更多火星快车以各种配置飞越火卫一
即使在这些飞越中没有看到反射粒子，即使缺少信号也能提供有价值的统计数据
" 太阳风在火卫一和月球上的表现不同，这意味着它们各自的表面演化不同，这就提出了火星系统与我们的不同的有趣问题
探索火卫一 作为太阳系内部仅有的三颗卫星之一，火卫一对太空探索非常感兴趣——过去、现在和未来
从20世纪80年代的苏联火卫一计划到未来的任务，如日本航天局(JAXA)计划在21世纪20年代中期发射的火星卫星探索(MMX)任务，都有许多探索火星最大卫星的起源、环境、行为和演变的专门努力
欧空局正在与JAXA合作执行MMX任务，提供通信设备，支持航天器跟踪和控制，并为科学家加入该任务的科学团队提供机会
MMX将描述火星卫星火卫一和戴莫斯的特征，在火卫一表面部署一个火星车，并将火卫一样本送回地球进行分析
MMX的一个关键目标是确定这些卫星是被火星引力捕获的小行星，还是在巨大撞击火星后留在轨道上的碎片
除了我们对火卫一的了解之外——以及欧空局计划探索的其他岩石或冰体，从水星到小行星再到木星的伽利略卫星——了解带电粒子在太空中的行为对太空探索至关重要
例如，月球上的宇航员暴露在太阳风中，这是欧空局即将进行的人类太空探险计划的一个关键考虑因素
行星和卫星上的表面相互作用也是表面化学的核心组成部分，可能包括物体如何形成和储存水
欧空局火星快车项目科学家德米特里吉·蒂托夫说:“这一发现以一种真正独特的方式使用火星快车来解决一个正在进行的宇宙之谜——它展示了奇妙的独创性，并突出了任务的灵活性和多样化能力。”
“该研究还显示了我们的运营同事和数据档案在实现新的发现和知识以及使此类重要工作成为可能方面的价值
我们必须了解太空环境，才能通过卫星或宇航员来探索它，因此揭示火星系统中起作用的动力学是向前迈出的重要一步
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