天問一號”磁強計數據研究新成果！揭示火星等離子體流失機制_風聞

來源：深空探測實驗室

深空探測實驗室相關研究人員利用我國首次自主火星探測任務“天問一號”環繞器搭載的磁強計（Tianwen-1 MOMAG）科學數據，深入分析了一次日冕物質拋射（ICME）事件加劇火星等離子體流失的現象，進一步揭示了極端太陽爆發活動對火星大氣逃逸的影響，相關成果已被美國天文學會AAS Nova推薦為研究亮點，並在首頁以“太陽風暴與火星”（Solar Storm Versus Mars）為主題專題報道。

日冕物質拋射（CME）是從太陽爆發拋向行星際空間的大尺度磁化等離子體團。一次CME爆發可釋放1025焦耳，相當於幾十億或上百億次核爆炸的能量，是太陽系內規模最大、最劇烈的能量釋放過程，也是引起太陽系內行星空間環境劇烈變化的主要驅動源。

火星曾經擁有類似地球的厚實大氣層，但如今的火星大氣卻非常稀薄，這要是由火星大氣逃逸引起的。火星相比於地球質量較小，且缺乏全球性的內秉磁場，使得火星大氣分子更容易逃逸至太空。太陽風和火星空間環境的相互作用加劇了這一逃逸過程，這些因素共同導致火星大氣層剝蝕和大氣成分逐漸減少，影響了其氣候和宜居性。因此，研究火星大氣逃逸過程成為探索火星氣候與生命宜居性演化的關鍵問題之一。

實驗室深空科學研究院於秉坤研究員利用我國首次自主火星探測任務“天問一號”Tianwen-1環繞器搭載的磁強計（MOMAG）科學數據，結合美國火星探測任務“火星大氣與揮發物演化”MAVEN衞星攜帶的粒子和場測量、中性氣體和粒子質譜儀有效載荷包，包括磁強計（MAG）、太陽風離子分析儀（SWIA）、朗繆爾探針與波探測儀（LPW）、中性氣體和粒子質譜儀（NGIMS）的科學數據，深入開展了極端太陽爆發活動對火星大氣逃逸影響的研究。

該工作主要針對天問一號和MAVEN衞星於2021年12月6日至15日同時觀測到的一個強烈日冕物質拋射（ICME）事件開展了細緻研究。研究證實，日冕物質拋射引起的強烈動壓使火星電離層頂受到嚴重壓縮，導致電離層頂高度明顯下降。這種現象增加了太陽風侵入火星的可能性，進一步加劇了火星等離子體的流失。在火星的夜側，電離層中電子、O2+和 O+等離子體密度大幅減少，表明ICME與火星相互作用加劇了火星大氣逃逸過程。

研究結果同時證明，天問一號磁強計在性能和技術指標方面均處於國際領先水平，天問一號火星磁強計利用磁通門效應實現了矢量磁場測量，飛行件單個探頭重量小於100g，磁場測量分辨率達到1.19pT，噪聲水平優於0.01nT/√Hz@1Hz，在軌磁場數據與美國MAVEN MAG磁場數據統計平均值相差僅0.05nT。基於天問一號火星磁強計開展天問三號火星磁強計的研發，將有力支撐天問三號火星探測任務。

相關成果以“Tianwen-1 and MAVEN Observations of the Response of Mars to an Interplanetary Coronal Mass Ejection”為題發表在國際天文期刊《The Astrophysical Journal》上，被美國天文學會AAS Nova推薦為研究亮點，並在首頁以“太陽風暴與火星”（Solar Storm Versus Mars）為題刊發了專題報道。

文章作者為深空探測實驗室於秉坤研究員

文章鏈接doi:10.3847/1538-4357/acdcf8