地質地球所發現水星空間的強驅動磁場重聯過程

　　磁場重聯是天體物理中普遍存在的一種能量快速釋放的基本物理過程，也是太陽風向行星磁層傳輸物質和能量的重要機制。由于行星空間內部環境及太陽風條件的差異，太陽風通過磁場重聯控制行星磁層的程度迥異，研究不同行星的磁場重聯對于檢驗和深入理解地球磁層物理中的一些概念和理論，梳理行星磁層的一般變化規律，探索系外行星空間環境具有重要意義。

　　在太陽系內稟偶極磁場行星中，水星的磁場最弱，僅為地球的～1%，磁層大小僅為地球的～5%，一般被稱作“迷你”磁層。水星同時也是離太陽最近的行星，軌道處的太陽風平均動壓是地球軌道處的5-10倍。強太陽風驅動和弱行星磁場的相互作用，使水星空間成為太陽系中尺度最小且動力學特征最活躍的行星磁層空間，和地球相比，水星空間磁場重聯更傾向于強驅動重聯過程。

　　中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室行星物理學學科組副研究員鐘俊與合作者，利用美國“信使”號衛星數據，首次發現了水星磁尾的重聯區及其快速演化過程（如圖）。觀測數據顯示，水星磁場重聯具有強驅動快速脈沖式特征，不同于地球的分鐘量級，水星的重聯時間尺度為秒量級，重聯效率在準穩態的情況下可以達到0.2，是地球空間觀測平均值的2倍。同時，重聯伴隨有高能電子的爆發性現象產生。該研究為理解水星磁層空間急劇的大尺度動力學過程提供了重要的觀測基礎。

　　研究成果發表于The Astrophysical Journal Letters（Zhong J, Wei Y, Pu Z Y, et al. MESSENGER Observations of rapid and impulsive magnetic reconnection in Mercury's magnetotail[J]. The Astrophysical Journal Letters, 2018, 860(2): L20. DOI:10.3847/2041-8213/aaca92）。

左圖為太陽風與水星磁層相互作用的示意圖（上下分別為子午面和赤道面）及磁尾磁場重聯的位置；右圖為基于衛星觀測（35秒）重聯區磁場結構的快速演化過程。