太阳风是由太阳上层大气射出的超高速等离子体(带电粒子)流,除了对地球通信造成影响外,也会带来壮美的极光,最近的一次太阳风发生在11月初,当时欧洲最南端亚得里亚海沿岸纬度 40 的大片地区出现了罕见的红色极光/北极光,强烈的太阳风与地球磁场相互作用导致了这一现象。在近地空间,人们观察到缓慢的太阳风的速度为300–500 km/s,温度约为 100 MK,成分与日冕非常接近。相比之下,快速太阳风的典型速度为750 km/s,温度为 800 MK,几乎与太阳的光球层成分相符,11月的太阳风属于前者,由日冕洞高速流一手促成,其径向磁场与行星际场相连。它们比日冕的其他部分温度更低,密度也更小。
那么太阳风可能消失嘛?去年12月,当地接近火星和地球时突然消失了,为了应对太阳风的突然减弱,每颗行星周围的保护磁层都意外地扩大了,科学家认为太阳风的变化对火星磁层造成的干扰,这可能有助于更全面地了解数十亿年前火星是如何失去水的。根据目前的假说,大约 40 亿年前,火星上拥有大量的海洋、河流和湖泊,随着时间的推移,液态水从表面消失,液态水是生命所必需的,但如今在火星表面并不稳定,因为大气层太冷、太稀薄,无法支撑液态水。然而,类似干燥河床的特征和仅在液态水存在下形成的矿物质等证据表明,古代火星的气候有很大不同,温暖到足以让水在表面长时间流动。推论是大概在数十亿年前,无情的太阳风和紫外线可能严重侵蚀了火星的大气层,水要以稳定的液态形式存在,就必须有足够的大气压力向下推动,当火星上的大气层受到侵蚀时,大气压力升高,然后水开始蒸发,并以流向太空中。早期的太阳有更强烈的紫外线辐射和太阳风,因此这些过程造成的大气损失在火星历史上可能要大得多。这些过程可能是控制火星气候和宜居性的主要过程。随着火星的冷却和干涸,任何生命都可能被驱赶到地下或被迫进入稀少的地表绿洲。
美国国家航空航天局的火星探测器的火星大气与挥发物演化任务2014年发射后一直在观测火星,监测表明火星大气中约 65% 的氩因为太阳风和辐射已经流失到太空中,这和其他行星失去部分大气层的方式不同,例如,化学反应可以将气体锁在表面岩石中,或者大气可以被来自行星母星的辐射和星风侵蚀。氩气是一种“惰性气体”,不能发生化学反应,因此不能被封存在岩石中,唯一能够将其转移到太空中的过程是太阳风的“溅射”物理过程。在溅射过程中,太阳风捕获的离子可以高速撞击火星,并将大气中的氩气撞击到太空中。在监测的10年间,科学家并没有发现火星周围几乎没有太阳风的时间,直到去年12 月 26 日左右,他们观察到了一些不寻常的情况,火星周围太阳风的密度下降了 100 倍,在没有太阳风压缩压力的情况下,火星磁层的大小增加了两倍数千公里。火星大气层在第二天恢复了正常大小。此后火星周围还发生过其他低密度太阳风事件,但这次是持续时间最长、最引人注目的一次。
而与此同时,地球周围太阳风也发生了减弱,另一项任务观察到了地球磁层的扩张,地球周围的冲击波(称为弓形冲击)增加了一倍,1999 年,另一次平静导致地球周围的弓形激波至少增加了四倍。从 1995 年到 2017 年,地球周围发生了近 12 次低密度太阳风事件,但可能还会有更多事件未被发现。
尽管此类现象形成原因还有待人们进一步研究,但这给地球带来了某种启示,因为磁场的减弱可能会让地球上更多的离子逃逸到太空中,包括水,了解太阳风的静止状态变得非常重要,此外太阳风一般认为会对卫星和通信造成干扰,部分科学家认为,在低密度太阳风事件期间,地球磁层中的几乎所有物体都会膨胀,包括由数十亿个高能粒子组成的辐射带,他们往往有助于保护地球免受有害能量的影响。而此时如果这些辐射带在通信或 GPS 卫星上移动,粒子的流入可能会对航天器造成危险。太阳风的减少还会导致异常强烈的“极地雨”,这种现象曾在 1999 年 5 月出现过。它允许太阳粒子束直接进入地球的极地区域,就像堵塞的高速公路突然变得畅通一样,颗粒的沉淀(取决于其体积)会加热高层大气。这种热量可能会导致大气层向外膨胀,造成卫星发生位移。