結合數值模擬觀測資料 解謎現象
月球外部磁場增強現象（Lunar External Magnetic Enhancements, LEMEs），自1960年代以來雖然被反覆觀測到，卻始終缺乏完整解釋，遑論提出全新的物理解釋機制。60年過去了，這個懸而未決的現象，日前由中央大學太空中心(CAPE)助理研究員賴淑華博士暨團隊破解。
研究團隊成員包括淡江大學航太系(TKU Aerospace) 助理教授汪愷悌、中大太空系(DSSE) 教授楊雅惠，她們結合數值模擬與觀測資料首度成功重現此一空間結構與演化，結果1並已發表在國際頂尖天文期刊The Astrophysical Journal Letters（ApJL）。
研究發現 對應逾半世紀探測結果
研究發現，一種長期被忽略的K-H不穩定(Kelvin–Helmholtz instability)非線性演化類型可以在月球強地殼磁場上空，自然產生類似震波的局部磁場增強結構，完整對應過去逾半世紀的探測結果。
最早，科學家早在1960年代的Explorer 35與1970年代的阿波羅任務期間，發現月球上空某些區域會出現突然而劇烈的磁場增強事件，這些磁場強度較背景太陽風磁場高出數倍甚至一個數量級以上並延伸至數百公里的高空。
此後，在Lunar Prospector、Kaguya 與 ARTEMIS等繞月任務中證實，這些月球外部磁場增強多與月球局部的強地殼磁場相關，然而目前的靜態磁場壓縮模型，難以同時解釋這個現象中所出現的陡峭波形、垂直延伸高度以及振幅範圍等多樣化特徵。
首用K-H不穩定 解月球磁場增強
賴淑華長期從事電漿物理與數值模擬研究，對K-H不穩定相關的物理機制與現象深耕多年，這是她首次將這套機制有系統應用到月球環境上，解釋弱磁場天體上空的局部磁場增強來源。她指出，月球雖沒有像地球那樣的全球性磁層，局部強地殼磁場與太陽風之間的速度切，卻能孕育出相當複雜的邊界不穩定與震波結構，進一步改變我們對太陽風與弱磁場天體互動的傳統想像。
賴淑華表示，能在ApJL上證實這個長久以來被忽略的震波類型的K-H不穩定，並給出超過半世紀懸而未決的月球上空磁場增強現象合理的生成機制，讓她對未來將這套理論模型延伸到研究其他天體，充滿期待。
優化太空科研 機制不限月球探索
她強調，這套機制並不侷限於月球，也可用在火星局部強地殼磁場區以及其他弱磁化或局部磁化天體，做為理解其周圍局部磁層結構與能量傳輸的關鍵線索。尤其從未來月球基地與深空探測任務規劃的長遠視角看，掌握這類局部強磁場與電漿環境的交互作用動力過程，也有助評估未來太空船與儀器在這些區域運作時可能面臨的太空環境風險，藉以優化科學酬載的佈局與觀測策略。
汪愷悌強調，團隊在月球磁場、電磁波動與電離層結構這3個面向上，已累積具份量的成果，將為今後臺灣在月球科學探索上建立關鍵基礎；同時也是「月球向量磁場儀」計畫主持人的楊雅惠則認為，有這些科研成果做基礎，在設計儀器量測策略與規劃儀器觀測模式時，將可更具體預測可能出現的信號。瞭解更多詳情可上天文物理期刊快訊查詢。
--
1Shock-like Magnetic Enhancements Generated by Kelvin–Helmholtz Instability above Weakly Magnetized Bodies.
延伸閱讀
- 中大替大地照X光 渺子成像術開新局
- 中大國際合作 推進地震海嘯預警技術
- 抑制海洋熱浪 中大颱風研究國際矚目
- 氣象災防科研 國研院氣象雷達贈中大
- 中大碳熱中心三強結盟 加速淨零部署
- 太空產業夯 中大首屆太空尖兵超搶手
- 探索太空農業 TASA月壤種植計畫開跑
