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木星。圖片來源：NASA
本報訊（記者刁雯蕙 馮麗妃）1月9日，哈爾濱工業大學（深圳）校區理學院教授沈超團隊與合作者在太陽系行星磁鞘射流領域取得重要合作研究成果。他們發現木星磁層存在磁鞘射流，這使木星成為像地球、火星一樣擁有此類射流的行星之一。相關成果發表于《自然-通訊》。
磁鞘是行星磁層與太陽風相互作用產生的外邊界層，磁鞘射流是其中動能遠大于周邊等離子體動能的等離子流體。地球磁鞘射流能夠驅動磁層頂邊界層的磁場重聯過程，促進太陽風物質和能量向磁層內部輸運，影響地磁暴的發生和演化，對航天器運行以及空間通訊會產生空間天氣效應。
近年來，學術界在火星磁鞘發現了射流存在的證據，在水星磁鞘中也發現了射流存在的一些證據。然而，在其他行星磁鞘中是否存在射流仍是具有爭議的問題。
沈超團隊利用新近提出的空間多點探測方法——法向量場分析，對Cluster探測器數據進行了分析，發現了一種新的磁鞘射流產生機制，即磁鞘射流能夠產生于弓激波與太陽風間斷面相互作用。這種新機制不受激波準平行與準垂直的限制，能在所有行星弓激波上導致磁鞘射流的產生，意味著射流在太陽系行星磁鞘中是普遍存在的。
為進一步驗證新的機制及其推論，沈超團隊與美國約翰斯·霍普金斯大學、北京大學的學者合作，對1979年旅行者2號在木星磁鞘的觀測數據進行了分析，發現了3個射流。其中一個射流向太陽方向運動，另外兩個射流向木星方向運動，后兩個射流符合新機制的預期。團隊將這些新發現的射流與過去在地球和火星發現的射流對比，發現其空間尺度隨弓激波空間尺度變化。
與此同時，團隊還分析了卡西尼計劃數據，初步發現了土星磁鞘射流證據。他們將可能的土星射流與水星射流納入對比，發現所有射流都符合隨弓激波尺度變化的規律，進一步證實了行星磁鞘射流在太陽系中的普遍性。
該研究增進了人類對磁鞘射流對于行星磁場的潛在影響、太陽系空間等離子體激波特性、等離子體能量傳輸和轉化過程等領域的認知，對空間天氣事件預報具有重要應用價值。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43942-4