火星大气逃逸是研究火星气候演化的重要课题。火星没有内禀磁场，太阳风电场“拾起”并加速电离层离子，形成的“羽流”是离子逃逸的重要通道。
近日，实验室研究人员在分析“天问一号”环绕器的火星离子观测数据时，发现拾起离子在磁堆积边界附近能量增加明显，加速快于预期。MHD全球仿真显示，火星内磁鞘形成了两个强对流电场区域，在太阳天顶角40°-70°范围内最为显著。如图一所示，这是行星际磁场堆积和太阳风等离子体绕流的共同作用的结果。根据天问一号观测，电场强度的峰值位于磁堆积边界的上边缘或在边界内（如图二所示），可高达太阳风电场强度的五倍。进一步的测试粒子模拟表明，强电场的加速有效地使拾起离子在磁鞘内能量翻倍。这项研究深化了我们对火星离子的获能和逃逸过程的认知。
图一：强对流电场形成示意图
图二：测试粒子的模拟结果以及在卫星轨道位置处模拟与观测结果的对比
该研究由太阳活动与空间天气重点实验室博士研究生乔富豪、李磊研究员等人共同完成，成果已发表在学术期刊 JGR: Space Physics 上。
文章链接：Qiao, F., Li, L., Xie, L., Li, W., Kong, L., Tang, B., et al. (2024). Acceleration of pick‐up ions in the Martian magnetosheath: A Tianwen‐1 case study. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2024JA032461. https://doi.org/10.1029/2024JA032461