科技日?qǐng)?bào)記者11月12日獲悉，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所高佳維博士后與其合作導(dǎo)師戎昭金研究員、魏勇研究員等首次刻畫(huà)了火星電離層中的磁場(chǎng)和電流分布特征。相關(guān)研究論文近日發(fā)表在《自然·通訊》上。
與地球一樣，火星也存在大氣，存在由太陽(yáng)電磁輻射加熱驅(qū)動(dòng)的高層大氣潮汐風(fēng)場(chǎng)及電離層。但與地球不同的是，火星沒(méi)有全球性的偶極磁場(chǎng)，卻廣泛分布著較強(qiáng)的巖石剩磁。外部太陽(yáng)風(fēng)會(huì)直接與火星大氣或電離層發(fā)生相互作用。
那么，火星是否也存在與地球類(lèi)似的電離層電流？假若存在，其物理成因是否也與地球電離層電流的一樣？
此前，有不少學(xué)者推測(cè)火星應(yīng)該存在類(lèi)似地球一樣的電離層電流體系。有人提出火星的電離層電流體系是由電離層上面的太陽(yáng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)。也有人提出，火星高層大氣的中性風(fēng)場(chǎng)會(huì)驅(qū)動(dòng)電離層電流。“包括我國(guó)祝融號(hào)在內(nèi)的火星表面磁場(chǎng)探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)都證實(shí)了火星表面磁場(chǎng)是存在著日變化的，但目前人們依舊缺乏對(duì)火星電離層磁場(chǎng)或電流的直接認(rèn)識(shí)。”戎昭金說(shuō)，“為了了解火星電離層電流的真實(shí)分布特征，我們開(kāi)展了此次研究。”
為了避免巖石剩磁對(duì)空間電流體系的干擾，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)MAVEN衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算了電離層中電流、電場(chǎng)的分布規(guī)律。結(jié)果表明，火星電離層電流主要沿著水平方向分布，而垂直方向電流強(qiáng)度較小。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，火星電離層中同時(shí)存在著兩種電流體系。一種是由電離層上方的太陽(yáng)風(fēng)直接驅(qū)動(dòng)的電流，其主要沿著太陽(yáng)風(fēng)電場(chǎng)的方向，并呈現(xiàn)出晨昏不對(duì)稱性。另一種是由電離層下方的中性潮汐風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電流，其分布與火星大氣中性風(fēng)場(chǎng)的分布形態(tài)近似相同，由晨側(cè)赤道處沿高緯度傳輸至昏側(cè)赤道處，并伴有季節(jié)性的電流強(qiáng)度變化。
此外，他們還提出了一種利用電離層電流來(lái)反演火星大氣平均風(fēng)場(chǎng)的方法，其結(jié)果與火星大氣環(huán)流模式導(dǎo)出的風(fēng)場(chǎng)結(jié)果在全球分布上非常接近，證明了利用衛(wèi)星磁場(chǎng)數(shù)據(jù)反演大氣風(fēng)場(chǎng)的可行性。
此次研究有助于深入理解太陽(yáng)與火星之間的物質(zhì)能量交換過(guò)程，以及火星大氣離子的加速和逃逸機(jī)制。“此外，還可增進(jìn)對(duì)非磁化行星空間環(huán)境形成機(jī)理的理解，對(duì)研究諸如金星、泰坦以及系外行星的空間環(huán)境也有一定啟示意義。”論文第一作者高佳維表示。
科技日?qǐng)?bào)記者11月12日獲悉，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所高佳維博士后與其合作導(dǎo)師戎昭金研究員、魏勇研究員等首次刻畫(huà)了火星電離層中的磁場(chǎng)和電流分布特征。相關(guān)研究論文近日發(fā)表在《自然·通訊》上。
與地球一樣，火星也存在大氣，存在由太陽(yáng)電磁輻射加熱驅(qū)動(dòng)的高層大氣潮汐風(fēng)場(chǎng)及電離層。但與地球不同的是，火星沒(méi)有全球性的偶極磁場(chǎng)，卻廣泛分布著較強(qiáng)的巖石剩磁。外部太陽(yáng)風(fēng)會(huì)直接與火星大氣或電離層發(fā)生相互作用。
那么，火星是否也存在與地球類(lèi)似的電離層電流？假若存在，其物理成因是否也與地球電離層電流的一樣？
此前，有不少學(xué)者推測(cè)火星應(yīng)該存在類(lèi)似地球一樣的電離層電流體系。有人提出火星的電離層電流體系是由電離層上面的太陽(yáng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)。也有人提出，火星高層大氣的中性風(fēng)場(chǎng)會(huì)驅(qū)動(dòng)電離層電流。“包括我國(guó)祝融號(hào)在內(nèi)的火星表面磁場(chǎng)探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)都證實(shí)了火星表面磁場(chǎng)是存在著日變化的，但目前人們依舊缺乏對(duì)火星電離層磁場(chǎng)或電流的直接認(rèn)識(shí)。”戎昭金說(shuō)，“為了了解火星電離層電流的真實(shí)分布特征，我們開(kāi)展了此次研究。”
為了避免巖石剩磁對(duì)空間電流體系的干擾，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)MAVEN衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算了電離層中電流、電場(chǎng)的分布規(guī)律。結(jié)果表明，火星電離層電流主要沿著水平方向分布，而垂直方向電流強(qiáng)度較小。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，火星電離層中同時(shí)存在著兩種電流體系。一種是由電離層上方的太陽(yáng)風(fēng)直接驅(qū)動(dòng)的電流，其主要沿著太陽(yáng)風(fēng)電場(chǎng)的方向，并呈現(xiàn)出晨昏不對(duì)稱性。另一種是由電離層下方的中性潮汐風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電流，其分布與火星大氣中性風(fēng)場(chǎng)的分布形態(tài)近似相同，由晨側(cè)赤道處沿高緯度傳輸至昏側(cè)赤道處，并伴有季節(jié)性的電流強(qiáng)度變化。
此外，他們還提出了一種利用電離層電流來(lái)反演火星大氣平均風(fēng)場(chǎng)的方法，其結(jié)果與火星大氣環(huán)流模式導(dǎo)出的風(fēng)場(chǎng)結(jié)果在全球分布上非常接近，證明了利用衛(wèi)星磁場(chǎng)數(shù)據(jù)反演大氣風(fēng)場(chǎng)的可行性。
此次研究有助于深入理解太陽(yáng)與火星之間的物質(zhì)能量交換過(guò)程，以及火星大氣離子的加速和逃逸機(jī)制。“此外，還可增進(jìn)對(duì)非磁化行星空間環(huán)境形成機(jī)理的理解，對(duì)研究諸如金星、泰坦以及系外行星的空間環(huán)境也有一定啟示意義。”論文第一作者高佳維表示。
本文鏈接：最新研究揭示火星電離層電流分布特征http://m.sq15.cn/show-2-9354-0.html
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