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)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)和《中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)》(Sci China Tech Sci)上。
磁暴是太陽風(fēng)與磁層相互作用所引發(fā)的磁場擾動(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(shí)。因此,與之相關(guān)的磁暴現(xiàn)象能否發(fā)生在太陽系乃至整個(gè)宇宙中其他行星的磁層,成為目前極具研究價(jià)值的課題之一。
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(nèi)稟磁場,可抵御太陽風(fēng)沖擊并形成磁層。然而,由于水星的磁場強(qiáng)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(xué)界普遍認(rèn)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(rèn)為水星不存在環(huán)電流和磁暴。
宗秋剛團(tuán)隊(duì)綜合分析了美國國家航空航天局信使號(MESSENGER)水星探測器為期5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(yàn)粒子模擬結(jié)果高度吻合。這主要是在強(qiáng)太陽風(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)果對理解太陽系行星演化有重要啟示。
責(zé)任編輯:莊婷婷
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