美国西南研究院领衔的一项新研究，首次在地球附近的太阳风中，通过磁层多尺度（MMS）探测任务，成功观测到“拾取离子”（PUIs）及其相关的波动活动。这项突破性发现揭示了PUIs独特的动力学特性，它们在中性粒子被太阳风电离后形成，并展现出不同的速度分布。研究团队利用MMS卫星的观测数据和理论推导，证实了PUIs能够激发太阳风中的波动，这可能对太阳风的加热、热化以及整个日球层的演化产生深远影响。该研究挑战了传统观点，提示了重新审视现有太阳风和日球层演化模型的必要性，相关成果已发表于《地球物理研究杂志：空间物理》。
🌟 **首次观测到“拾取离子”及其波动活动：** 美国西南研究院团队利用磁层多尺度（MMS）探测任务，在地球附近的太阳风中首次直接观测到了“拾取离子”（PUIs）及其相关的波动活动。这是对理解太阳风动力学的一次重要进展。
🚀 **“拾取离子”的特性与形成：** 拾取离子是由中性粒子在日球层内穿行过程中被太阳风电离后形成的。它们具有与普通太阳风粒子不同的动力学特性，研究中表现出独特的速度分布，并且未观测到其他高能离子或电子种群。
⚡️ **驱动太阳风波动：** 研究证实，这些拾取离子能够激发地球附近太阳风中的波动活动。这一发现表明，PUIs可能在太阳风的加热与热化过程中扮演着比以往认为更重要的角色，对整个日球层的太阳风演化模型产生广泛影响。
🔭 **等离子体建模与影响：** 通过对太阳风和PUIs离子组分进行建模分析，研究团队认为PUIs，特别是氦/氢PUIs，是导致观测到波动现象的主要原因。该研究还指出，PUIs在太阳风中的占比随距离太阳的增加而升高，对日球层中的关键物理过程（如终止激波和日球鞘区）产生影响。
💡 **挑战传统观点：** 这一研究结果挑战了“地球附近PUIs强度较低，其引发的波粒作用可忽略”的传统观点。若此假设不成立，将促使对太阳风及其整个日球层演化的理论和模型进行重新审视和修正。
由美国西南研究院领衔的一项新研究首次通过磁层多尺度（MMS）探测任务在地球附近的太阳风中观测到“拾取离子”(PUIs)及其相关波动活动。该任务2015年发射，通过四颗卫星深入探测地球磁层——这一保护地球免受太阳及宇宙辐射侵扰的磁场结构。
这幅插图展示了地球磁层与太阳风相互作用的过程。磁层为地球提供了屏障，抵御有害的太阳辐射和宇宙辐射。图片来源：美国国家航空航天局
PUIs的形成与行为
拾取离子形成于中性粒子在日球层内穿行过程中被太阳风电离，本身拥有与普通太阳风粒子不同的动力学特性。研究中，PUIs展现出独特的速度分布，未观测到其它高能离子或电子种群。团队利用MMS设备的磁场测量结果，结合理论推导，证实这些PUIs能够在地球附近的太阳风中激发波动。
“这项成果表明，PUIs完全可能驱动地球附近太阳风中的波动，并提示需要对这类过程开展更系统的统计研究。”项目负责人Michael Starkey博士表示，“拾取离子或许在太阳风的加热与热化中扮演更重要角色，对整个日球层的太阳风演化模型产生广泛影响。”
等离子体建模与影响
通过分别建模太阳风及PUIs离子组分，研究团队确定PUIs，尤其是氦/氢PUIs，很可能是导致本次观测到的波动现象的主因（受探测器限制，无法进一步区分具体离子类型）。
研究同时指出，距离太阳越远，PUIs在太阳风中的占比越高，即对太阳风热化及压力平衡贡献越大——这将深刻影响“终止激波”及日球鞘区等物理过程。
“传统观点认为，地球附近PUIs强度较低，其引发的波粒作用可忽略。但若这一假设不成立，关于太阳风及其整个日球层演化的理论和模型都应被重新审视。”Starkey补充道。
相关论文已于2025年5月发表于《地球物理研究杂志：空间物理》。
编译自/ScitechDaily
