研究发现火星弓激波整体大幅振荡的原因

近日，中国科学技术大学研究团队，利用我国火星探测任务天问一号环绕器的磁场、等离子体观测数据，并结合美国“火星大气与挥发物演化”（MAVEN）探测器的观测数据，在火星弓激波对太阳风响应研究方面取得进展。

火星弓激波是超磁声速太阳风在火星附近减速为亚磁声速并发生偏转的区域，其位置反映了太阳风与火星空间环境相互作用的强度。研究发现，火星弓激波位置受太阳极紫外辐射、太阳风动压、行星际磁场强度和方向等参数的影响。科研团队曾对太阳风扰动下火星弓激波的振荡现象开展研究。然而，针对弱太阳风扰动这一特定情况，其物理过程尚不清晰。在前期工作的基础上，利用天问一号环绕器与MAVEN探测器的联合观测数据，团队对弱太阳风扰动条件下火星弓激波的振荡行为展开深入分析。

在典型观测事件中，天问一号环绕器搭载的磁强计和离子分析仪，在火星弓激波附近多次记录到物理参数的突变。通过对比分析弓激波附近的瞬态结构以及弓激波面的涟漪结构特征，研究团队确认观测到火星弓激波的振荡现象。期间，位于火星弓激波上游太阳风中的MAVEN探测器未探测到明显的太阳风扰动，从而证实该振荡发生于弱太阳风扰动背景之下。

团队分析火星岩壳磁场分布特征和太阳风数据发现，当太阳风马赫数较低时，火星弓激波强度较弱，即使受到轻微扰动也易引发振荡，而在马赫数较高时，即便扰动更强，弓激波仍可能保持稳定。该现象通过数值模拟得到进一步验证。

上述研究基于我国天问一号的自主探测数据以及中国科大负责研制的火星磁强计所提供的磁测数据，揭示了火星空间环境对弱太阳风扰动的响应机制。同时，该工作完善了对太阳风与火星空间环境相互作用机制的认识，深化了关于太阳风与非磁化行星相互作用过程的理解。

相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项（B类）等的支持。

论文链接

弓激波振荡事件的数值模拟结果