中國科大揭秘火星弓激波為何整體大幅振蕩
續(xù)寫我國火星自主探測科學(xué)故事
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授汪毓明領(lǐng)銜的國際研究團隊，利用我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”環(huán)繞器的磁場和等離子體觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合美國“火星大氣與揮發(fā)物演化”(MAVEN)探測器的觀測數(shù)據(jù)，揭示了火星弓激波整體大幅振蕩的原因。研究成果已發(fā)表于《自然-通訊》。
弓激波是天體與行星際太陽風(fēng)相互作用的第一道界面，其動態(tài)變化的行為不僅反映了太陽風(fēng)對天體的擾動影響，還反映了天體本身的磁場和等離子體特性，是理解天體空間環(huán)境狀態(tài)和變化規(guī)律的重要交界面。火星弓激波是超磁聲速太陽風(fēng)在火星附近減速為亞磁聲速并發(fā)生偏轉(zhuǎn)的區(qū)域，其位置反映了太陽風(fēng)與火星空間環(huán)境相互作用的強度。研究表明，火星弓激波位置受太陽極紫外輻射、太陽風(fēng)動壓、行星際磁場強度和方向等多種參數(shù)影響。
研究團隊曾對太陽風(fēng)擾動下火星弓激波的行為開展研究，展示了火星弓激波分鐘尺度、百公里量級的整體振蕩行為。然而，研究中團隊成員發(fā)現(xiàn)，在微弱的太陽風(fēng)擾動下，火星弓激波大多比較平穩(wěn)，但有時也會發(fā)生類似的整體振蕩。這是由于攜帶巖石剩磁的火星自轉(zhuǎn)引起的，還是太陽風(fēng)特殊條件驅(qū)動的，其物理過程并不清楚。
在前期工作基礎(chǔ)上，利用“天問一號”環(huán)繞器與“火星大氣與揮發(fā)物演化”探測器的聯(lián)合觀測數(shù)據(jù)，研究團隊對弱太陽風(fēng)擾動條件下火星弓激波的振蕩行為展開深入分析。通過對火星巖殼磁場分布特征和太陽風(fēng)數(shù)據(jù)的分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)，當太陽風(fēng)馬赫數(shù)較低時，火星弓激波強度較弱，即使受到輕微擾動也易引發(fā)振蕩;而在馬赫數(shù)較高時，即便擾動更強，弓激波仍可能保持穩(wěn)定。該現(xiàn)象通過數(shù)值模擬得到進一步驗證。
該研究基于我國“天問一號”的自主探測數(shù)據(jù)，特別是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)負責(zé)研制的火星磁強計所提供的磁測數(shù)據(jù)，揭示了火星空間環(huán)境對弱太陽風(fēng)擾動的響應(yīng)機制。該成果完善了對太陽風(fēng)與火星空間環(huán)境相互作用機制的認識，深化了關(guān)于太陽風(fēng)與非磁化行星相互作用過程的理解，繼續(xù)書寫了我國火星自主探測的科學(xué)故事。
責(zé)任編輯：陸迪
