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汪毓明:从太阳到行星

( 2020-11-02 ) 来源:中国科学技术大学网络科普

古希腊哲学家赫拉克利特说:“太阳,每天都是新的!”太阳有着丰富的结构,而且经常发生剧烈的变化。例如,太阳上最剧烈的爆发活动之一——日冕物质抛射(CME)是太阳系内规模最大、程度最剧烈的能量释放过程。现代社会电子通信设备的高度普及,使得太阳活动对地球的影响越发不可忽视,若想要更好地指导生产生活,就得摸清楚“太阳的脾气”。中国科大汪毓明老师的研究对象正是太阳以及空间环境。

 

源自太阳西侧的日冕物质抛射为何比东侧更易影响地球?多重磁云是如何形成的?磁云与磁云相撞后,动能为何不减反增?采访刚刚开始,汪老师就抛出了几个硬核问题。果然如毕导打趣的一样,“中科大汪毓明老师,10秒的自我介绍都要捧着PPT讲工作。”



在科研早期,把课题做深做透


从他作为一个科研萌新、一直到前几年,汪老师申报奖项的科研成果汇总了多年以来的一系列工作。“这些成果是与我的导师王水院士、叶品中教授、申成龙教授长期以来合作完成的。”其团队对于日冕物质抛射(CME)源区的研究进展令人瞩目,日冕物质抛射是等离子体从太阳日冕喷射到行星际空间的动态事件,是太阳大气中最猛烈的活动之一,部分CME在跨过漫长的日地距离后仍能对地球空间的电磁环境产生显著的影响。“如果我们针对抵达地球的CME事件,回溯到太阳,会看到其源区显现出日面东西两侧的不对称性。换言之,CME在行星际空间的传播轨迹很可能是弯曲的,这种弯曲使得源自太阳西侧的日冕物质抛射更容易到达地球。”汪老师概括,“这也是我们国际上引用较多的一项工作。”


汪老师团队另一广为人知的系列工作始于02年第一次发现并确认多重磁云事件。磁云是CME在行星际空间的产物,是强地磁暴最重要的行星际驱动源。CME爆发高年期间,磁云在行星际空间中你追我赶、相互作用,就会形成多重磁云结构。紧接着,2012年,课题组首次观测到磁云与磁云之间的超弹性碰撞,碰撞后系统的总动能不减反增。“常见的非弹性碰撞会消耗动能,即使是完全弹性碰撞,总动能也是不变的。距离太阳很远,系统的势能几乎可不计,那么能量是来自哪里呢?”汪老师并没有吊我们胃口太久,“通过数值模拟工作,13年我们发现碰撞过程中获得的额外动能主要来自于磁云内部的磁能。”


现阶段,追求科学研究的开创性


科研大佬也会头疼选题。“我在现在这个阶段,再回过头来看科研生涯早期的选题,会觉得题目还是太小,虽然有一定系统性,但是层次还不够高,不足以成为传世杰作。”诸多荣誉加身,随之而来的也是压力和责任。当一个领域做的足够深入,是否应该勇敢走出舒适区,尝试解决更宏大的科学问题?汪老师坦言自己从两年前开始一直在拓展科研方向。“我以前主要是做太阳和行星际物理,现在拓展到了行星科学,带着两个学生一个做火星一个做木星。”


不久前由我校研制的、跟随“天问一号”升空的火星环绕器上的磁强计,是我国重大航天项目里首个由高校承担研制的单机级科学载荷。“去一趟深空不容易,放什么样的载荷,探测什么样的科学,都需要反复论证。”科学载荷升空前的调研和准备工作往往需要提前多年开展,“所以我们不仅要做前沿的科学,也需要超前的眼光来部署研究方向和经费。”


寄语年轻人


面对鼓励多发文章的科研圈现状,追求“独立探索”可能会让人不禁捏把汗。对于记者提及的科研圈“填坑”、“灌水”等现象,汪老师坦言,“我自己都不知道我挖的这个坑,是个金矿还是个几乎啥都没有的烂矿。”无限风光在险峰,科学的探索性和不确定性不是更让人着迷么?汪老师呼吁研究生们在接受学术训练时,尽可能地去加强独立思考、独立解决问题的能力,也就是独立科研的能力。“年轻人还是得有闯劲儿,勇于尝试新的方向。”


汪老师自2014年起担任中国科大地空学院执行院长至今,已经是第七个年头了。聊起日常工作,他提到了让人意想不到的一点,“从事行政工作虽然牵制了我大量的时间,但有一点特别好,那就是逼着我到处听报告。听学院里各个专业不同方向的报告、学校里各个学科的报告。一开始啥也听不懂,慢慢地才能听明白一些。其他学科追求解决什么样的科学问题,他们用的什么方法,跟我们的学科有什么关系——比如我研究太阳和空间物理,其实跟地球的宜居性、气候变化、行星的形成、板块的运动等都有关系,多了解其他方面的知识,我就能把一个个图像慢慢串起来。这样自然而然的,多学科交叉的想法在我脑海里成型。这对知识维度的丰富、知识体系的构建、乃至科学观的完善都是莫大的帮助。” 因此,汪老师鼓励同学们多听其他领域的报告,保持思想的开放。


“拓展方向确实很难,就像是又读了一个PhD。我们去探索十个方向,可能有九个最后都要扔到垃圾桶里;但只要成功了一个具有开创性的工作,这便值得了。这才是做科研的意义。”


愿科大师生勇攀科学的高峰,不断创造!


个人简介

汪毓明



汪毓明,教授、博士生导师、国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者特聘教授、万人计划科技创新领军人才。

2003 年毕业于中国科学技术大学空间物理专业获博士学位。2004年留校工作被聘为副教授,2005年底晋升为教授。现为中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长、中国科学院比较行星学卓越创新中心主任、中国科学院近地空间环境重点实验室常务副主任、中科院B类先导专项“类地行星的形成演化及其宜居性”首席科学家。

主要从事日冕与行星际介质动力学和行星科学方面的研究,至今已发表SCI论文160多篇,引用3000多次,受到国际同行的广泛认同和高度评价。曾先后获得中国地球物理学会傅承义青年科技奖、第十二届中国青年科技奖、首届陈嘉庚青年科学奖、教育部自然科学一等奖、首届科学探索奖等奖项和荣誉。曾担任国家自然科学基金委员会地球科学部第七届专家咨询委员会委员、美国地球物理学会(AGU)下百年期刊《JGR - Space Physics》主编、AGU地球和空间科学卓越教育奖评奖委员会委员。


(责任编辑:杨玉露

(版权说明,转载自:石头科普公众号)


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