科技日?qǐng)?bào)記者 代小佩
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院宗秋剛教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水星存在磁暴與環(huán)電流，破解了近半個(gè)世紀(jì)的謎題。相關(guān)研究成果于17日分別發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）和《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》（Sci China Tech Sci）上。
磁暴是太陽(yáng)風(fēng)與磁層相互作用所引發(fā)的磁場(chǎng)擾動(dòng)，是眾多空間天氣事件中最具危害性的一種。目前，土星、木星磁層中的數(shù)千到數(shù)十萬(wàn)電子伏特的捕獲離子所組成的環(huán)電流的存在已在觀測(cè)中得到證實(shí)。因此，與之相關(guān)的磁暴現(xiàn)象能否發(fā)生在太陽(yáng)系乃至整個(gè)宇宙中其他行星的磁層，成為目前極具研究?jī)r(jià)值的課題之一。
水星磁層示意圖 受訪者供圖
在太陽(yáng)系中，水星是距離太陽(yáng)最近也是最小的行星，擁有和地球類似的內(nèi)稟磁場(chǎng)，可抵御太陽(yáng)風(fēng)沖擊并形成磁層。然而，由于水星的磁場(chǎng)強(qiáng)度不到地球磁場(chǎng)的百分之一，它所支撐的磁層在空間尺度上要比地球磁層小數(shù)十倍。此外，水星的大氣層近乎逃逸殆盡，無(wú)法提供顯著電離層。此前，學(xué)界普遍認(rèn)為，水星磁層過小，無(wú)法容納被穩(wěn)定捕獲的能量粒子，因此傾向于認(rèn)為水星不存在環(huán)電流和磁暴。
宗秋剛團(tuán)隊(duì)綜合分析了美國(guó)國(guó)家航空航天局信使號(hào)（MESSENGER）水星探測(cè)器為期五年的觀測(cè)數(shù)據(jù)。觀測(cè)顯示，水星的環(huán)電流在向陽(yáng)面呈分叉狀，與地球的赤道環(huán)電流在形態(tài)上有很大差異，這一形態(tài)與試驗(yàn)粒子模擬結(jié)果高度吻合。這主要是在強(qiáng)太陽(yáng)風(fēng)壓縮水星磁層的條件下，質(zhì)子經(jīng)歷Shabansky軌道導(dǎo)致的。這些觀測(cè)結(jié)果為水星磁層中存在環(huán)電流提供了確鑿證據(jù)。研究顯示，水星磁層中存在類似地球磁層中的環(huán)電流，并引發(fā)水星磁暴。研究結(jié)果對(duì)理解太陽(yáng)系行星演化有重要啟示。
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