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首次发现金星磁层中存在磁场重联现象

(2012-04-26)

 

     在国家自然科学基金的支助下,中国科大地球和空间科学学院“千人计划”教授张铁龙领导的行星物理课题组,与奥地利空间研究所以及美国加州大学洛杉矶分校等多个国际研究机构合作,利用欧洲金星快车的观测资料,首次在金星的诱发磁层中发现了磁场重联,并提出磁场重联是导致金星上大气尤其是水分子逃逸的重要机制之一。

 

  我校地球和空间科学学院中国科学院近地空间环境重点实验室张铁龙教授等与奥地利及美国科学家合作,利用欧洲金星快车的磁场探测数据,首次在金星的诱发磁层中发现了磁场重联现象,研究成果发表在4月5日出版的国际权威学术期刊《科学》上。这一发现对金星大气演化和气候变化研究具有重要意义。

 

图:Science 文章截图

  

  太阳每时每刻往外喷射着高速带电粒子流,俗称“太阳风”。金星和地球一样处于高速流动的太阳风中,但与地球不同的是,金星本身没有磁场,金星大气直接暴露在太阳风中。金星大气通过与太阳风直接相互作用,形成金星电离层,同时与太阳风携带的行星际磁场相互作用,在金星附近产生诱发磁层。这种诱发磁层和地球的磁层一样,可以有效地阻止太阳风。

  

  尽管如此,科学家发现,只要本身有磁场的行星,如地球、木星、土星、水星,太阳风的部分能量可以通过“磁场重联”进入行星磁层,从而造成空间天气变化,如地球南北极上空的极光等。磁场重联是指方向相反的磁力线因互相靠近而发生的重新联结现象,它产生了一种将磁场能量快速转化成等离子体能量的物理机制,是空间和天体等离子体物理中的一个基本物理过程,被广泛关注。此前,科学家普遍认为,金星由于本身没有磁场,不太可能存在磁场重联现象。

  

  在国家自然科学基金的资助下,中国科大地球和空间科学学院“千人计划”教授张铁龙领导的行星物理课题组,与奥地利空间研究所以及美国加州大学洛杉矶分校等多个国际研究机构合作,利用欧洲金星快车的观测资料,首次在金星的诱发磁层中发现了磁场重联,并提出磁场重联是导致金星上大气尤其是水分子逃逸的重要机制之一。金星上大气的逃逸,被认为是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩,从而导致严重的温室效应的原因,因此,该研究成果对揭示金星大气的演化以及气候变化具有重要意义,同时对地球气候长期演化的研究也有借鉴意义。

 

 

 

(中科院近地空间环境重点实验室)

 


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