研究发现外太阳系巨行星存在磁鞘射流

1月9日，哈尔滨工业大学（深圳）校区理学院教授沈超团队在太阳系行星磁鞘射流领域取得重要合作研究成果，发现外太阳系巨行星存在磁鞘射流，相关成果发表于《自然—通讯》并被选为亮点文章。该研究增进了人类对磁鞘射流对行星磁场的潜在影响、太阳系空间等离子体激波特性、等离子体能量传输和转化过程等领域的认知，对空间天气事件预报具有重要应用价值。

磁鞘是行星磁层与太阳风相互作用产生的外边界层，磁鞘射流是其中动能远大于周边等离子体动能的等离子流体。地球磁鞘射流能够驱动磁层顶边界层的磁场重联过程，促进太阳风物质和能量向磁层内部输运，影响地磁暴的发生和演化，对航天器运行以及空间通讯产生空间天气效应。研究地球磁鞘射流，对研究影响人造卫星运转和通讯的空间天气事件具有重要意义。

近年来，学术界在火星磁鞘发现了射流存在的证据，在水星磁鞘中也发现了射流存在的一些证据。然而，在其他行星磁鞘中是否存在射流仍是具有争议的问题。

沈超团队利用新近提出的空间多点探测方法——法向量场分析，对Cluster探测器数据进行了分析，发现了一种新的磁鞘射流产生机制，即磁鞘射流能够产生于弓激波与太阳风间断面相互作用。这种新的机制不受激波准平行与准垂直的限制，能在所有行星弓激波上导致磁鞘射流的产生，意味着射流在太阳系行星磁鞘中是普遍存在的。

为了进一步验证新的机制及其推论，沈超团队与约翰斯·霍普金斯大学、北京大学的学者合作，对旅行者2号在木星磁鞘的观测数据进行了分析，发现了3个射流。其中一个射流向太阳方向运动，另外两个射流向木星方向运动，其中后两个射流符合新机制的预期。团队将这些新发现的射流与过去在地球和火星发现的射流对比，发现其空间尺度随弓激波空间尺度变化。

与此同时，团队还分析了卡西尼计划的数据，初步发现了土星磁鞘射流证据，将可能的土星射流与水星射流纳入对比，发现所有射流都符合随弓激波尺度变化的规律，进一步证实了行星磁鞘射流在太阳系中的普遍性。

（责编：赵珊）