派克太陽探測器揭露金星電離層與太陽週期的關係

當美國太空總署的派克太陽探測器（Parker Solar Probe）飛越金星大氣的電離層時，偵測到低頻無線電波訊號，幫助我們了解金星如何響應太陽磁場的週期變化。

金星大小和組成皆與地球相似，卻是一個灼熱、充滿有毒氣體、可能不適合生命發展的世界。為何金星和地球環境如此不同，是行星科學家和天體生物學家深感興趣的問題。金星表面的高溫與二氧化碳為主的濃厚大氣及硫酸雲，使得探測衛星與登陸器的運作極富挑戰，因而近日的觀測資料常來自非以金星為主目標的計劃（例如：派克太陽探測器）。

近日，派克太陽探測器為能更近距離觀測太陽，利用金星的重力來調整速度和軌道，而就在近距離飛越時觀測到此無線電波訊號。科學家發現，這與伽利略號探測器在飛越木星衛星的電離層（陽光游離大氣層使其形成電漿狀態）時，所記錄到的低頻電波輻射相同。

藉此科學家計算出金星電離層密度，並與1992年直接觀測到的數據比較，發現目前的密度只是先前估計的十分之一，並認為此和太陽的週期活動有關。太陽的南北磁極約每十一年交換一次，雖目前尚不清楚磁場活動週期的產生機制，但已知太陽磁場在磁極轉換時較弱。在磁極轉換後磁場會逐漸增強，相關的太陽的活動如黑子（表面磁場較強處）、閃焰、日冕物質拋射等…也會增加。

地面上的觀測亦發現金星電離層會隨太陽週期改變，在太陽活動較強時電離層密度會上升，反之亦然。之前缺乏直接觀測來佐證，現在已知1992年靠近太陽活動的極大期，而2020的觀測靠近極小期，與地面上的觀測結果一致。

太陽的週期對金星電離層的影響有兩個可能解釋。其一是，在太陽極小期時，金星電離層高度會被壓縮，使得迎向太陽面被解離的離子不易流向背光處，使得背光處的電離層較稀薄。另一是，在太陽活動極小期時，金星電離層流失的速度較快。還需要更多的觀測來了解背後的機制。

【圖：美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】