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