GPS衛星測量顯示地球因富含暗物質而比原本認為的還要重？

2014/01/10 |

太空天文

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GPS衛星的作用不僅在領路而已，事實上，科學家也正在利用GPS來解決某些基礎物理問題。其中一個科學研究，利用分析GPS衛星的軌道，發現地球應該比原本認為的還要重，因為地球周圍可能具有一個暗物質暈（ halo of dark matter）。

按現行宇宙論，宇宙中約有80%的物質是神秘的暗物質；但對於暗物質的真實性質，科學家仍所知無幾，甚至對暗物質在太陽系中的分佈狀況也不甚明瞭。但由於暗物質與一般物質彼此間會有重力交互作用，藉由一般物質的變化，便可找出暗物質的蹤跡。美國普林斯頓高等研究所（Institute of Advanced Studies in Princeton）Steve Adler在2009年發現有幾架太空觀測用衛星在環繞地球運行的過程中，速度會突然無預期改變；Adler分析計算後，發現受縛於地球重力的暗物質能解釋這個異常現象。

美國德州大學（University of Texas）Ben Harris想知道這些暗物質是否也會影響衛星。其中的GPS衛星的優點就是可以確知它們的軌道。Harris分析俄羅斯的GLONASS、美國的GPS和歐盟的Galileo等全球定位系統的衛星約9個月的軌道資料，藉此估算每個GPS衛星「感受到」的地球質量。結果顯示估算出的地球質量，比國際天文聯合會（International Astronomical Union，IAU）公布的地球標準質量（5.972×10^24公斤）還大百分之0.005到0.008，而且在地球赤道面上有個厚約191公里、寬約70,000公里的暗物質盤。

Harris尚未將衛星軌道受到相對論和日月重力影響等所造成的擾動計入這項地球質量估算工作中。此外在Harris報告他的工作成果的同時，NASA的朱諾號探測器（Juno）的狀態報告卻顯示它飛掠地球的過程中，其軌道速度一如原本預期，並沒有如前述的異常現象發生。然而，若是Harris是對的，那麼衛星們應該可以呈現暗物質的特性，例如：暗物質粒子會不會彼此交互作用等。所以Harris還得好好繼續努力了。

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