北京大学研究团队发现水星存在磁暴和环电流

北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授发现水星存在磁暴和环流，解开了近半个世纪的谜团。相关研究成果分别发表在17日的国际学术期刊《自然通讯》 (NatureCommunications)和《中国科学：技术科学》 (SciChinaTechSci)上。

磁暴是太阳风与磁层相互作用引起的磁场扰动，是危害最大的空间天气事件之一。目前，土星和木星磁层中由几千到几十万电子伏的俘获离子组成的环电流的存在已经被观测证实。因此，相关的磁暴现象能否在太阳系其他行星乃至整个宇宙的磁层发生，成为目前极具研究价值的课题之一。

在太阳系中，水星是离太阳最近也是最小的行星。它具有类似地球的固有磁场，可以抵御太阳风的冲击，形成磁层。但由于水星磁场的强度不到地球磁场的百分之一，其支撑的磁层在空间尺度上比地球磁层小十倍。此外，水星的大气层几乎耗尽，它无法提供一个重要的电离层。此前普遍认为水星的磁层太小，容纳不下稳定俘获的能量粒子，因此倾向于认为水星没有环电流和磁暴。

宗秋刚团队综合分析了美国宇航局信使号水星探测器五年的观测数据。观测表明，水星的环电流在向阳面分叉，与地球的赤道环电流在形状上有很大不同，这种形状与实验粒子模拟结果高度一致。这主要是强烈的太阳风压缩水星磁层造成的，质子经历沙班斯基轨道。这些观测为水星磁层中存在环电流提供了确凿的证据。研究表明，水星磁层中存在一个类似于地球磁层的环电流，并引起了水星磁暴。研究结果对理解太阳系行星的演化具有重要意义。