水星弱磁場能否阻擋太陽風的入侵

近水星太空磁層頂位置的三維分佈
在太陽系內禀偶極磁場行星中,水星的磁場最弱,僅為地​​球的~1%。水星軌道處強太陽風驅動和弱行星磁場相互作用形成太陽系中尺度最小且動力學特徵最活躍的行星磁層空間。其磁層大小僅為地球的~5%,一般被稱作迷你磁層。迷你磁層能否像地球磁層一樣足以阻擋太陽風的入侵?太陽風粒子入侵轟擊水星的直接後果是在水星表面發生離子濺射、電荷交換等物理化學反應過程,從而改變風化層的物理化學特性、外逸層環境乃至整個行星空間環境的變化。經過長達四十年的科學爭論,這一重要的行星空間科學問題仍然沒有解決。當前,不同學者從理論上進行分析計算得到不同,甚至截然相反的結果。

針對這一科學問題,中國科學院地質地球所地球與行星物理重點實驗室鍾俊博士及合作者利用信使號衛星對水星磁層進行長達三年的觀測,建立了水星磁層頂三維不對稱模型。該經驗模型表明,水星弱磁場並不能像地球一樣有效屏蔽太陽風粒子的直接轟擊。太陽風粒子可在 ​​水星南半球中緯弱磁場區域直接轟擊水星表面;在一些極端太陽風事件中,這一作用區甚至可以擴大至北半球中緯強磁場區域。該結果表明水星空間環境是由太陽風-磁層-水星以及太陽風-水星兩種作用方式共同決定的。

【圖、文:節錄自中國科學院地質與地球物理研究所網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《地球物理期刊》

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