在太陽系內(nèi)稟偶極磁場行星中,水星的磁場最弱,僅為地球的~1%。水星軌道處強(qiáng)太陽風(fēng)驅(qū)動(dòng)和弱行星磁場相互作用形成太陽系中尺度最小且動(dòng)力學(xué)特征最活躍的行星磁層空間。其磁層大小僅為地球的~5%,一般被稱作“迷你”磁層。“迷你”磁層能否像地球磁層一樣足以阻擋太陽風(fēng)的入侵?太陽風(fēng)粒子入侵轟擊水星的直接后果是在水星表面發(fā)生離子濺射、電荷交換等物理化學(xué)反應(yīng)過程,從而改變風(fēng)化層的物理化學(xué)特性、外逸層環(huán)境乃至整個(gè)行星空間環(huán)境的變化。經(jīng)過長達(dá)四十年的科學(xué)爭論,這一重要的行星空間科學(xué)問題仍然沒有解決。當(dāng)前,不同學(xué)者從理論上進(jìn)行分析計(jì)算得到不同甚至截然相反的結(jié)果。
針對(duì)這一科學(xué)問題,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鐘俊及合作者利用“信使號(hào)”衛(wèi)星對(duì)水星磁層進(jìn)行長達(dá)三年的觀測,建立了水星磁層頂三維不對(duì)稱模型(圖1)。該經(jīng)驗(yàn)?zāi)P捅砻鳎侨醮艌霾⒉荒芟竦厍蛞粯佑行帘?/FONT>太陽風(fēng)粒子的直接轟擊。太陽風(fēng)粒子可在水星南半球中緯弱磁場區(qū)域直接轟擊水星表面;在一些極端太陽風(fēng)事件中,這一作用區(qū)甚至可以擴(kuò)大至北半球中緯強(qiáng)磁場區(qū)域(圖2)。該結(jié)果表明水星空間環(huán)境是由“太陽風(fēng)-磁層-水星”以及“太陽風(fēng)-水星”兩種作用方式共同決定的。
該研究結(jié)果近期被選為亮點(diǎn)文章發(fā)表在國際地球物理期刊Journal of Geophysical Research上(Zhong et al. Mercury’s three-dimensional asymmetric magnetopause, Journal of Geophysical Research, 2015, 120: 7658-7671)。

圖1 “信使號(hào)”衛(wèi)星觀測近水星空間磁層頂位置的三維分布,其中網(wǎng)格線為三維模型結(jié)果,顏色表示距離偶極場中心距離。

圖2 水星赤道磁層頂(藍(lán)色)和極區(qū)磁層頂(紅色)相對(duì)行星表面的位置。紫色數(shù)據(jù)點(diǎn)表示極端太陽風(fēng)事件中極區(qū)磁層頂?shù)挠^測。在圖示磁坐標(biāo)系中,水星表面南北兩側(cè)及赤道側(cè)相對(duì)位置的差別是由于偶極場中心偏離行星中心往北0.2 RM(RM=2440km,行星半徑)所致。