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【菜科解读】

发现水星存在磁暴与环电流破解近半个世纪的谜题

　　据科技日报：北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授研究团队发现水星存在磁暴与环电流，破解了近半个世纪的谜题。

相关研究成果于17日分别发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）和《中国科学：技术科学》（Sci China Tech Sci）上。

　　磁暴是太阳风与磁层相互作用所引发的磁场扰动，是众多空间天气事件中最具危害性的一种。

目前，土星、木星磁层中的数千到数十万电子伏特的捕获离子所组成的环电流的存在已在观测中得到证实。

因此，与之相关的磁暴现象能否发生在太阳系乃至整个宇宙中其他行星的磁层，成为目前极具研究价值的课题之一。

　　在太阳系中，水星是距离太阳最近也是最小的行星，拥有和地球类似的内禀磁场，可抵御太阳风冲击并形成磁层。

然而，由于水星的磁场强度不到地球磁场的百分之一，它所支撑的磁层在空间尺度上要比地球磁层小数十倍。

此外，水星的大气层近乎逃逸殆尽，无法提供显着电离层。

此前，学界普遍认为，水星磁层过小，无法容纳被稳定捕获的能量粒子，因此倾向于认为水星不存在环电流和磁暴。

　　宗秋刚团队综合分析了美国国家航空航天局信使号（MESSENGER）水星探测器为期5年的观测数据。

观测显示，水星的环电流在向阳面呈分叉状，与地球的赤道环电流在形态上有很大差异，这一形态与试验粒子模拟结果高度吻合。

这主要是在强太阳风压缩水星磁层的条件下，质子经历Shabansky轨道导致的。

这些观测结果为水星磁层中存在环电流提供了确凿证据。

研究显示，水星磁层中存在类似地球磁层中的环电流，并引发水星磁暴。

研究结果对理解太阳系行星演化有重要启示。

水星十大未解之谜

水星作为太阳系中最靠近太阳的行星，存在诸多未解之谜，以下为你详细介绍：水星蜘蛛地形“信使号”飞船发回的照片显示，水星表面存在特有的类似蜘蛛一样的地形，此前太阳系行星照片中从未出现过。

形成猜测：科学家目前无法解释其形成原因，猜测可能与地下火山活动有关，也可能是流星撞击导致的。

水星金属核心异常厚重水星内核占据其总质量的三分之二，核心质量比相比地球、金星和火星的质量比高出两倍之多。

形成原因猜测：可能因陨石之类碰撞导致外层被撞击脱落，“信使号”水星探测飞船或许能解开其形成之谜。

水星为何有大气水星体积小，原本人们认为它没有大气，但“水手十号”探测器发回结果显示，水星周围有一层非常不稳定的稀薄大气，且重力微弱，大气经常会逃逸出去，不过氢和氦又会源源不断地被补充进来。

大气补充来源猜测：目前不清楚补充来源，最好的解释是大气中的氢和氦或许借助了太阳风从未知的领域被带过来的，“信使号”飞船已对水星大气进行近距离观测，希望NASA公开探测结果以查明大气产生原因。

冰隐藏在水星表面地面雷达显示，水星黑暗的陨石坑深处可能有冰。

探测情况：通过探测，水星大气和表面成分分光剂测量了水星表面反射光的不同颜色，帮助科学家了解水星土壤组成成分，以及探寻水星上是否存在冰。

水星尾巴是如何形成的科学家不清楚是什么制造和形成了水星表面明亮的粒子尾巴。

形成猜测：猜测是太阳风和水星磁场交互作用导致的。

观察发现水星尾巴当中含有钠和氢的反射光，表明水星后面留有强大的氢尾巴。

水星狂暴的历史由于位置原因，太空岩石撞击水星频率非常高，撞击坑布满整个表面，但水星上的撞击坑比月球上同等大小的要浅很多。

形成原因猜测：这或许是由于二次撞击形成的，即一些材料从第一撞击坑当中转移出来，在附近形成了第二撞击坑。

水星背面是什么样的“水手十号”探测器仅拍摄到了水星不到百分之四十五的表面图像，另一个飞船探测到了另外百分之三十的水星表面，通过结合不同颜色过滤器的图像，绘制了一张水星背面的图像。

研究情况：科学家研究了其微妙的颜色变化，探测表面物质的变化情况，但水星背面到底什么样目前还只是猜想。

水星上有火山吗水星表面几乎是一望无边的平原，这些平原似乎是火山喷射出的熔岩冷却形成的，并且撞击坑中似乎也包含这类物质。

结论推测：这足以支持水星曾经爆发过火山。

水星的体积在缩小吗科学家猜测水星可能正在坍缩，因为水星内核冻结，从照片可以看到表面有许多褶皱，实际上那都是一条条数英里高、数百英里长的巨大悬崖。

水星的磁层地球有磁场，水星这个旋转缓慢的小行星周围也有磁场。

研究情况：通过研究、测量表明，水星的磁场有二级，和地球磁场一样，但研究人员尚不清楚其形成原因。

太阳系八大行星简介

太阳系有八大行星，由内而外分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

前面四颗属于类地行星，体积小、密度大、呈固态，而后面四颗属于类木行星，体积大、密度小，呈气态。

按照最远的海王星轨道半径来算，这八大行星以及太阳都分布在一个半径大约为30个天文单位的近圆形范围内。

我们今天就来简单了解一下，这八大行星各自的主要特征吧。

水星水星是距离太阳最近的一颗行星，它的平均轨道半径约为0.4个天文单位（一个天文单位的长度为地球到太阳的平均距离），其体型也比地球要小，半径为2440千米，质量只有地球的5.5%（你没有看错），因此水星表面的引力只有地球的40%。

水星的自转周期与公转周期只比为3：2，也就是自转三圈时，就会围绕太阳公转两圈。

金星金星与我们的地球在质量、体积、密度上非常相似，首先金星的半径为6000千米左右（地球半径为6371公里），金星的质量约为5亿亿亿千克（相当于地球质量的85%），因此金星的平均密度为5200千克每立方米（地球平均密度为5500）。

然而金星的自转方向却是八大行星中最为特殊的（第二特殊的是天王星），其自转方向与公转方向相反，并且其自转周期为243天，而公转周期为224.7天，也就是自转比公转还要慢。

除此之外，金星的表面环境也非常严酷，浓厚且富含温室气体的大气使得金星的温室效应异常强烈，表面温度将近500摄氏度。

地球这是人类生存的星球，各项属性在其它行星的介绍中会出现，因此就不多做介绍了。

火星火星的半径为3400千米，质量是地球的11%，虽然在体积和质量上比不上地球，但火星在数十亿年，也曾拥有过地球现在的气候环境，也许在那个时候火星上就已经存在生命了吧。

但是由于火星内核温度不断下降，导致磁场逐渐消失，使得太阳风可以肆无忌惮的侵扰，再加上本身引力不够强，导致火星表面的液态水以及大气都逐步的消失殆尽，最后才有了今天的荒凉模样，但假如未来有一天人类要到外星球建立殖民地，八大行星中，火星仍旧是第一选择。

木星木星是八大行星中最大的一颗，按照体积来算，一颗木星需要1400颗地球才能填满，而木星的质量则是其它七大行星质量总和的2.5倍（但仍远小于太阳，仅为太阳质量的千分之一）。

木星的自转也非常特别，因为木星没有固态表面，因此我们判断木星自转的方式之内通过其表面大气的运转来确定，而木星不同纬度的大气运转并不一致，呈现出一种被称为“较差自转”的方式（太阳自转也是如此），赤道上的自转为9小时50分，而高纬度自转为9小时55分。

土星土星的质量是地球的95倍，半径是地球的9倍多，它的自转方式与木星一样，也属于较差自转。

不过对于大众来讲，认识土星往往是从它的环开始，土星环是由什么东西组成的呢？很多人会认为构成土星环的物质应该是类似于小行星的固态物质，比方说大块大块的“石头”，但实际上构成土星环的却是“冰块”，并且这些冰块的体积并不大，基本上都是毫米级到米级之间的，而且土星环的厚度也就几十米而已，不过其分布范围相当之广，直径足足有20万公里。

天王星和海王星这是处于八大行星最外边的两颗类木行星，它们的质量与体积都非常接近，天王星的半径是地球的四倍，而海王星的半径是地球的3.9倍，天王星的质量约为地球的14倍，海王星质量为地球的17倍。

其中天王星的自转得说一下，它的自转轴非常接近黄道面，也就是天王星几乎是在躺着自转。

至于海王星，值得说的是它被称为笔尖下发现的行星，当初人们在利用牛顿的万有引力定律去计算天王星轨道时，发现理论计算与实际观测有不少出入，因此就猜测是不是还存在一颗行星在影响着天王星，并且还计算出了这颗未知行星的轨道位置，这就是海王星。

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