太阳风来袭，行星环境大揭秘

太阳风来袭，行星环境大揭秘

太阳风，这个听起来像是科幻电影中的词汇，其实是一种真实存在的自然现象。它是由太阳表面喷射出的高速带电粒子流，不仅影响着地球的磁层，还对其他行星的环境产生显著影响。近日，科学家们通过对太阳风的研究，揭示了其对火星大气层流失的重要作用。这项发现不仅增进了我们对太阳系行星环境的理解，也为未来深空探测任务提供了宝贵的数据支持。

太阳风的起源和加速是太阳和空间物理悬而未决的重大科学问题。作为人类首颗直接进入太阳大气观测的卫星，帕克太阳探测器（Parker Solar Probe，简称“PSP”）卫星提供了前所未有的观测年轻太阳风的机会。声速临界点是太阳风由亚声速转变为超声速的位置，是太阳风加速的关键区域，一般认为该临界点离日心几个太阳半径。中国科学院国家空间科学中心（以下简称“空间中心”）太阳活动与空间天气重点实验室刘颍研究员等人（2024）报道了首次PSP对声速临界点处日冕的直接就地测量，此次观测指出声速临界点惊人地高，离日心约为15个太阳半径。随着PSP进入日冕更深的位置，研究并确认近亚声速太阳风区间的起源和特性具有非常重要的意义。

地球：磁场的保护伞

幸运的是，地球拥有一个全球性的地磁场，它就像地球的保护伞，可以让粒子在距离地球几万公里外就发生偏转。然而，小行星就没有这么幸运了。绝大部分小行星既没有强大的磁场，也没有浓密大气层的保护，导致太阳风粒子会直接轰击，并在其表面进行一系列复杂的活动。

火星：大气流失的罪魁祸首

火星与地球同处于太阳系宜居带上，和地球类似，火星也具有丰富的地貌，比如高耸的山峦、广阔的平原、蜿蜒的河道等。人们猜测，大约37亿年前，火星可能也是一颗宜居的星球。然而，当前火星却演化成了一颗大气稀薄、又干又冷的“死寂”星球。

那么，火星的大气和水究竟流向了哪里？是如何流失的？这些问题一直是研究热点。目前，学界认为，太阳风是驱动火星大气和水逃逸的一个重要机制。“由于火星内核磁场发电机在约37亿年前停止运转，火星缺失了能够保护大气的全球磁场。因此，外部太阳风离子能够无障碍地冲击火星大气层，进而不断剥蚀大气离子逃逸到外太空。”论文通讯作者、中国科学院地质地球所研究员戎昭金解释。

基于火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）探测器的观测数据，中国科学院地质与地球物理研究所的科研人员有了重大发现。他们深入研究了火星磁尾电流片中的逃逸离子流，首次发现在磁尾电流片中的火星大气离子有时会呈现出高能量、高通量的高速逃逸现象。相关研究成果在线发表于《地球物理研究快报》。

研究团队聚焦火星大气离子逃逸的关键区域——火星磁尾电流片开展了深入研究。他们发现，火星磁尾电流片中有时会出现高速的尾向离子流，这些高速离子流的主要成分为火星大气重离子，其能量可高达约1200电子伏特，尾向逃逸速度可达约100千米/秒。

“这个速度明显高于我们的传统认知，以前的研究认为，火星磁尾电流片中的离子能量普遍不超过50电子伏特，尾向逃逸速度仅为20千米/秒。”戎昭金说，这些活动现象虽然出现频次不高，但会显著增强火星大气离子的逃逸。

这项研究为我们认识火星大气离子逃逸物理过程提供了关键事实依据，加深了我们对火星离子逃逸的认识。通过了解太阳风对行星环境的影响，科学家们能够更好地理解太阳系的演化过程，以及行星宜居性的变化。这些发现不仅具有重要的科学意义，还为未来的深空探测任务提供了宝贵的数据支持，有助于我们探索宇宙的奥秘，寻找可能存在的生命迹象。

太阳风的研究是一个充满挑战和机遇的领域，随着技术的不断进步和探测任务的深入实施，相信未来会有更多令人兴奋的发现等待着我们去探索。