绘制太阳与水星表面的相互作用

独孤一山隙

这些地图显示了穿过水星表面的粒子(上面两行是质子，下面两行是电子)的下落。粒子的下落取决于太阳风中质子和电子行进的行星际磁场(IMF)的方向。第一行代表指向北方的IMF，第二行代表指向南方的IMF，如图所示，太阳位于左侧。每一列代表不同能级的粒子，在第一行图像上标出。致谢:费德里科·拉沃伦蒂(2023)

（）据行星科学研究所：一项新的研究绘制了太阳风中质子和电子的下落到水星表面地理位置的地图，让科学家们对与太阳的相互作用如何改变表面并产生水星非常稀薄的大气有了新的认识。

行星科学研究所的高级科学家伊丽莎白·A·詹森(Elizabeth A. Jensen)说:“研究人员检查了太阳风中质子和电子的下落，通常根据一天中的时间(黎明、中午、黄昏)而不是地理位置(经度)来绘制表面的下落图，”她是发表在《行星科学杂志》上的论文“太阳风等离子体降水到水星表面的地图:地理视角”的合著者。

“这是第一篇近距离观察太阳风带电粒子如何影响水星表面的论文之一，太阳风带电粒子是表面位置和下落质子和电子能量的函数。这对研究地表性质的科学家来说很重要。”

“我们试图了解质子和电子撞击地表的位置，并在这个过程中对风化层和大气产生物理影响。在以前的地图中，它们显示了在一天的某个时间有多少质子和电子撞击地表。但是，举例来说，黎明出现在地表的所有地方。所以你可能会认为撞击表面的质子和电子的数量应该完全相同。”

“然而，水星有这种非常奇怪的轨道和自转特性。水星每绕太阳转一圈，它就绕它的轴转三圈。我们称之为3比2自旋轨道共振。所以水星日持续的时间比水星年短一点。不仅如此，水星还比其他人花更多的时间面对太阳。此外，轨道是椭圆形的，而不是圆形的，所以太阳风的物质数量平均来说是不同的，这取决于它在轨道上的位置，”詹森说。

“绘制这些粒子的下落图，不仅需要考虑自旋轨道共振和椭圆轨道内的位置，还需要考虑太阳风与水星磁场的相互作用，”詹森说。“这是一个有许多活动部件的复杂系统。为了将一天中的时间图转换为地理图，描述质子和电子从太阳风穿过水星磁场的建模结果在相当于一个完整水星日的时间跨度内进行了积分，大约持续了水星围绕太阳的两个完整轨道。”

PSI的Deborah Domingue也是法国尼斯蓝色海岸大学蓝色海岸天文台拉格朗日实验室的Federico Lavorenti和意大利比萨大学fisi ca“e . Fermi”部门的论文合著者。Lavorenti是模拟太阳风与磁场相互作用的专家，Domingue研究过行星表面与太阳风之间的相互作用。

“这是否意味着太阳风改变了水星表面的风化层？是的，太阳风确实改变了地表。正是太阳风的相互作用帮助产生了外逸层，这是一个非常薄的大气层，太空风化了构成表面的矿物质，”多明戈说。“本文并不关注外逸层的产生或表面的空间风化，而是提供了研究这些现象的人所需的整个表面辐射通量变化的信息。”

与水星相反，地球大气层太厚，太阳风质子和离子一般无法到达地球表面。此外，地球的磁场只让极地区域向内陆开放。这就产生了北极附近的北极光，南极附近的南极光，以及极地雨等效果。