空间中心科研人员利用天问一号观测数据揭示火星磁鞘内拾起离子的加速机制

火星大气逃逸是研究火星气候演化的重要课题。火星没有内禀磁场，太阳风电场“拾起”并加速电离层离子，形成的“羽流”是离子逃逸的重要通道。

近日，中国科学院国家空间科学中心科研人员人员在分析“天问一号”环绕器的火星离子观测数据时，发现拾起离子在磁堆积边界附近能量增加明显，加速快于预期。磁流体动力学（MHD）全球仿真显示，火星内磁鞘形成了两个强对流电场区域，在太阳天顶角40°-70°范围内最为显著。如图一所示，这是行星际磁场堆积和太阳风等离子体绕流的共同作用的结果。根据“天问一号”观测，电场强度的峰值位于磁堆积边界的上边缘或在边界内（如图二所示），可高达太阳风电场强度的五倍。进一步的测试粒子模拟表明，强电场的加速有效地使拾起离子在磁鞘内能量翻倍。这项研究深化了我们对火星离子的获能和逃逸过程的认知。

图一：强对流电场形成示意图

图二：测试粒子的模拟结果以及在卫星轨道位置处模拟与观测结果的对比

该研究由太阳活动与空间天气重点实验室博士研究生乔富豪、李磊研究员等人共同完成，成果已发表在学术期刊《地球物理学研究杂志：空间物理学》（JGR: Space Physics）上。

文章链接：Qiao, F., Li, L., Xie, L., Li, W., Kong, L., Tang, B., et al. (2024). Acceleration of pick‐up ions in the Martian magnetosheath: A Tianwen‐1 case study. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2024JA032461. https://doi.org/10.1029/2024JA032461

（供稿：天气室）