科技日報記者 代小佩
北京大學地球與空間科學學院宗秋剛教授研究團隊發(fā)現(xiàn)水星存在磁暴與環(huán)電流，破解了近半個世紀的謎題。相關研究成果于17日分別發(fā)表在國際學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications）和《中國科學：技術科學》（Sci China Tech Sci）上。
磁暴是太陽風與磁層相互作用所引發(fā)的磁場擾動，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)十萬電子伏特的捕獲離子所組成的環(huán)電流的存在已在觀測中得到證實。因此，與之相關的磁暴現(xiàn)象能否發(fā)生在太陽系乃至整個宇宙中其他行星的磁層，成為目前極具研究價值的課題之一。
水星磁層示意圖 受訪者供圖
在太陽系中，水星是距離太陽最近也是最小的行星，擁有和地球類似的內稟磁場，可抵御太陽風沖擊并形成磁層。然而，由于水星的磁場強度不到地球磁場的百分之一，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，無法提供顯著電離層。此前，學界普遍認為，水星磁層過小，無法容納被穩(wěn)定捕獲的能量粒子，因此傾向于認為水星不存在環(huán)電流和磁暴。
宗秋剛團隊綜合分析了美國國家航空航天局信使號（MESSENGER）水星探測器為期五年的觀測數(shù)據(jù)。觀測顯示，水星的環(huán)電流在向陽面呈分叉狀，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)與試驗粒子模擬結果高度吻合。這主要是在強太陽風壓縮水星磁層的條件下，質子經歷Shabansky軌道導致的。這些觀測結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。研究結果對理解太陽系行星演化有重要啟示。
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