来自爱荷华大学BAS和GFZ德国地球科学研究中心的国际科学家团队发现了一种新的方法来解释如何在土星周围形成辐射带。

在土星和包括地球在内的其他行星周围，高能带电粒子被困在磁场中。在这里，它们形成了行星附近的环形区域，称为辐射带，例如地球周围的范艾伦带，其中电子以接近光速的速度行进。

由美国宇航局卡西尼号太空船收集的数据，其中绕土星运行了13年，结合BAS计算机模型，为这些快速移动的电子的行为提供了新的见解。这一发现推翻了空间科学家对于在土星辐射带中加速电子到极端能量的机制的公认观点。该团队的成果将于本周(11月29日星期四)发表在Nature Communications期刊上。

人们一直认为，在土星周围，电子被称为径向扩散的过程加速到极高的能量，在这个过程中，电子被反复推向行星，增加了它们的能量。另一种加速电子的方式是它们与等离子体波的相互作用，就像地球周围和木星与合唱波一样。在土星周围，合唱浪已被视为无效;然而，作者发现，在土星独特的环境中，另一种称为Z模式波的等离子体波是至关重要的。

据主要作者，英国南极调查局的Emma Woodfield博士说：

“这项研究非常令人兴奋，因为土星周围的辐射带中的高能电子一直被认为是来自径向扩散。我们已经确定了一种不同的方法来制造以前没有人知道的辐射带。

“这项研究让我们更好地了解辐射带如何在太阳系中发挥作用，并将帮助建模人员更准确地预测地球上的空间天气，从而保护宇航员和卫星免受辐射危害。”

艾玛伍德菲尔德博士继续说道：

“土星给了我们丰富的Z模式波的机会，真正测试这些波可以对大规模的电子做些什么。

“有些人认为行星只是寒冷的岩石穿过空旷的空间，但每个行星与太空中的粒子相互作用的方式是复杂，独特和精致的，研究它们可以告诉我们关于我们自己的星球和罕见的极端事件偶尔会发生。“

GFZ德国地球科学研究中心的Yuri Shprits教授说：

“我认为了解外行星的极端辐射环境是最关键的。这些研究为我们提供了一个独特的机会来评估地球空间天气的潜在极端情况，并了解太阳系以外的行星周围的空间天气状况(系外行星)。”

该团队得出结论，Z模式波的电子加速在激发土星辐射带中的电子方面比径向扩散更快，两种机制将协同工作以维持土星的辐射带。