朗尼·谢赫曼，喷气推进实验室 这张照片显示了2021年3月1日在犹他州头骨谷出现的黄道光
昴宿星星团在光柱顶部附近可见
火星就在那下面
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 美国国家航空航天局宇宙飞船木星之旅的数据表明，火星可能正在向星际空间排放尘埃
黎明前或黄昏后抬头仰望夜空，你可能会看到一道微弱的光柱从地平线上延伸出来
这种明亮的辉光是黄道光，即由围绕太阳运行的微小尘埃粒子云反射向地球的阳光
天文学家长期以来一直认为尘埃是由一些从远处冒险进入太阳系的小行星和彗星家族带入太阳系内部的
但是现在，一组朱诺科学家认为火星可能是罪魁祸首
他们在3月9日的《地球物理研究杂志:行星》上发表了他们的发现
“朱诺”号飞船上的一个仪器在从地球到木星的旅程中偶然发现了撞击飞船的尘埃粒子
这些撞击为尘埃的起源和轨道演化提供了重要线索，解决了黄道光的一些神秘变化
尽管他们的发现具有重大意义，但花费数年时间研究宇宙碎片的科学家们并没有打算这么做
“我从没想过我们会寻找星际尘埃，”丹麦技术大学教授约翰·叶小开·耶尔根森说
耶尔根森设计了四个星跟踪器，它们是朱诺磁力计调查的一部分
这些机载相机每四分之一秒拍摄一次天空照片，通过识别图像中的恒星模式来确定朱诺在空间中的方向——这是一项对磁力计的准确性至关重要的工程任务
但耶尔根森希望他的相机也能捕捉到一颗未被发现的小行星
因此，他设计了一个摄像头来报告出现在多个连续图像中但不在已知天体目录中的事物
他没想到会看到很多:几乎天空中所有的物体都在星表中
因此，当相机开始拍摄成千上万张无法辨认的物体的图像时——条纹出现，然后神秘消失——耶尔根森和他的同事们感到困惑
“我们看着图像说，‘这是什么？’”他说
耶尔根森和他的团队考虑了许多合理的和不合理的原因
有一种令人不安的可能性，那就是星际摄像机捕捉到了朱诺号上一个漏油的油箱
“我们认为，‘事情真的不对劲，’”耶尔根森说
“这些图像看起来像是有人在向窗外摇晃布满灰尘的桌布
" 直到研究人员计算出图像中物体的表观尺寸和速度，他们才最终意识到一些事情:尘埃粒子以大约每小时10，000英里(或16，000公里)的速度撞上了朱诺，粉碎了亚毫米的航天器碎片
“即使我们谈论的是只有很小一部分质量的物体，它们的影响力也很小，”朱诺磁力计调查负责人、该任务的副首席调查员杰克·康纳尼说，他在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心工作
黎明前或黄昏后抬头仰望夜空，你可能会看到一道微弱的光柱从地平线上延伸出来
天文学家长期以来一直认为尘埃是由一些从远处冒险进入太阳系的小行星和彗星家族带入太阳系内部的
但是现在，一组朱诺科学家认为火星可能是罪魁祸首
信用:美国宇航局戈达德 事实证明，碎片的喷雾来自朱诺的膨胀太阳能电池板——有史以来最大、最灵敏的意外灰尘探测器
康纳尼说:“我们追踪的每一块碎片都记录了一个星际尘埃粒子的撞击，这让我们能够编辑出朱诺路径上的尘埃分布。”
朱诺于2011年推出
2012年在小行星带进行了一次深空机动后，它在2013年返回太阳系内部进行地球重力辅助，将飞船弹射向木星
康纳尼和耶尔根森注意到，大多数尘埃撞击都是在地球和小行星带之间记录的，分布上的差距与木星引力的影响有关
根据科学家的说法，这是一个彻底的发现
在此之前，科学家们一直无法测量这些尘埃粒子在太空中的分布
专用灰尘探测器的收集区域有限，因此对稀疏灰尘的敏感度有限
他们主要计算星际空间中数量更多、更小的尘埃粒子
相比之下，“朱诺”的膨胀太阳能电池板的收集面积是大多数灰尘探测器的1000倍
朱诺科学家确定尘埃云在地球结束，因为地球的引力吸收了所有靠近它的尘埃
“那是我们视为黄道光的尘埃，”耶尔根森说
至于外缘，离太阳大约2个天文单位(1个天文单位是地球和太阳之间的距离)，它在火星之外结束
科学家们报告说，在这一点上，木星引力的影响起到了屏障的作用，阻止了尘埃粒子从太阳系内部进入深空
同样的现象，被称为轨道共振，也以另一种方式起作用，它阻止来自深空的尘埃进入太阳系内部
耶尔根森说，重力屏障的深远影响表明，尘埃粒子处于围绕太阳的近乎圆形的轨道上
“我们所知道的唯一一个围绕2 AU的几乎圆形轨道的物体是火星，所以自然的想法是火星是这些尘埃的来源，”他说
康纳尼说:“我们测量的尘埃分布更符合观察到的黄道光的变化。”
研究人员开发了一个计算机模型来预测尘埃云反射的光，尘埃云通过与木星的重力相互作用而分散，木星将尘埃散射成更厚的圆盘
散射只取决于两个量:尘埃对黄道的倾斜和它的轨道偏心率
当研究人员插入火星的轨道元素时，分布准确地预测了黄道附近黄道光变化的信号
“在我看来，这证实了我们确切地知道这些粒子是如何在我们的太阳系中绕轨道运行的，”康纳利说，“以及它们的来源
" 虽然现在有很好的证据表明火星是黄道光的来源，但耶尔根森和他的同事们还不能解释尘埃是如何逃脱火星引力的
他们希望其他科学家能帮助他们
与此同时，研究人员指出，发现太阳系中尘埃粒子的真实分布和密度将有助于工程师设计更能承受尘埃撞击的航天器材料
了解尘埃的精确分布也可以指导未来航天器的飞行路径设计，以避免粒子浓度达到最高
以如此高的速度运行的微小粒子可以从宇宙飞船上挖出它们质量的1000倍
朱诺的太阳能电池阵列没有受到伤害，因为支撑结构很好地保护了太阳能电池免受阵列背面(或黑暗面)的冲击
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