Vlasiator 是一个模拟近地空间的超级计算机模型，它揭示了近地空间的等离子体爆发受到磁性重联和动力学不稳定性的双重影响。虽然理论界长期以来一直在争论其原因，但 Vlasiator 的 6D 建模表明，这两种理论同时存在并发挥作用。这一见解对于航天器设计、进一步研究和加强空间天气预测至关重要。

近地空间的等离子体爆发。赫尔辛基大学的 Vlasiator 模型证明，磁性重联和动力学不稳定性都是近地空间等离子体爆发的原因，为空间研究和技术提供了重要启示。图片来源：Jani Närhi

近地空间的等离子体爆发是如何形成的？赫尔辛基大学设计的用于模拟近地空间的模型 Vlasiator 证明，关于爆发发生的两个核心理论同时有效：磁重联和动能不稳定性都可以解释爆发。

等离子体或快速等离子体喷发发生在磁层的夜侧。等离子体爆发也与极光突然变亮有关。赫尔辛基大学的空间物理学研究小组利用 Vlasiator 模型，研究并模拟了这些难以预测的近地空间爆发现象。

赫尔辛基大学计算空间物理学教授米娜-帕尔姆罗斯（Minna Palmroth）说："与等离子体相关的现象会造成最强烈但最难以预测的磁场干扰，例如会造成电网干扰。这些爆发每天都会在磁层的'尾部'发生，规模大小不一。"

最近被授予哥白尼奖章的帕姆洛特也是可持续太空卓越研究中心的主任，同时也是 Vlasiator 模拟的主要研究者。

帕姆罗斯说："导致等离子体的一系列事件是空间物理学中存在时间最长的悬而未决问题之一：自 20 世纪 60 年代以来，人们一直在寻找解决方案。为了解释事件的过程，人们提出了两种相互竞争的思路，第一种思路认为，磁重联将磁尾的一部分分离成了质点。另一种解释认为，动能不稳定性破坏了维持磁尾的电流片（宽而薄的电流分布），最终导致质点弹射。关于这两种现象的主要性的争论已经持续了几十年。"

现在看来，因果关系实际上比以前理解的更为复杂。Vlasiator 模拟需要一台超级计算机的处理能力，它首次以六维方式模拟了近地空间，其规模相当于磁层的大小。6 维建模成功地描述了两种范式所依据的物理现象。

帕姆罗斯说："这是一项艰巨的技术挑战，没有人能够建立模型。这一成就的背后是 10 多年的软件开发。因此，这项研究能够证明磁重联和动力学不稳定性都能解释磁尾的功能。与这些看似矛盾的理论相关的现象实际上同时发生。"

这一发现有助于理解等离子体爆发是如何发生的。这有助于设计航天器和设备，观测这些事件以开展进一步研究，并通过增进对近地空间的了解来提高空间天气的可预测性。

这些发现最近发表在著名期刊《自然地球科学》上。