近日，空间与地球科学学院曹晋滨院士、符慧山教授联合中国科学技术大学汪毓明教授，利用我国首次自主火星探测任务“天问一号”的磁强计数据，揭示了太阳风扰动对火星磁尾的影响。该研究成果以“Rapid response of Martian magnetotail to solar wind disturbance: Tianwen-1 and MAVEN joint observations”为题发表于空间物理学著名期刊Geophysical Research Letters上。曹晋滨院士和符慧山教授为论文主要作者，博士生郭志忠为第一作者。

        在太阳系中，火星因其与地球的诸多相似性，成为人类探索生命起源和行星演化的首选目标。火星没有内禀磁场，只有局部的地壳剩磁。太阳风与火星相互作用，能驱动火星的快速演化。披挂在火星日侧的行星际磁力线，其两端朝着太阳反方向延伸，在火星夜侧形成磁尾。火星磁尾高度依赖于太阳风条件，因而变得极其活跃和敏感。然而，由于以往单航天器观测的局限性，太阳风和火星磁尾之间的相互作用至今仍是一个开放的科学问题。

图 1 天问一号和MAVEN卫星的联合观测

        我国首次行星探测任务“天问一号”于2020年7月23日成功发射，并于2021年2月10日成功实施火星捕获。其着陆器“祝融号”火星车于2021年5月15日顺利降落在火星乌托邦平原。“天问一号”任务一举实现了对火星的“绕”、“落”、“巡”探测，迈开了我国独立开展行星探测的第一步。“天问一号”环绕器近火点距火星表面约265公里，远火点距离表面约3.5个火星半径，可到达火星远磁尾区域。“天问一号”环绕器结合  MAVEN  卫星的同时探测，为我们研究太阳风和火星之间的相互作用提供了契机（如图1所示）。  

图 2 太阳风扰动和火星磁尾拍动的同时观测特征

        在此项工作中，“天问一号”环绕器位于火星远磁尾区域，MAVEN卫星在火星上游的太阳中，通过对“天问一号”和MAVEN卫星在不同区域的同时观测进行研究（如图2所示），研究人员发现太阳风动压增加和行星际磁场偏转都能够导致火星磁尾发生摆动。通过互相关分析，研究人员进一步发现火星磁尾电流片拍动和太阳风扰动的时间差大约为2-3分钟。

        这一研究成果详细阐述了火星磁尾对上游太阳风变化的快速响应，加深了人们对火星空间环境的认识，对理解太阳风与火星之间的相互作用具有重要参考意义。

        地球物理研究快报（Geophysical Research Letters）是空间物理学领域的著名期刊，为“自然指数”期刊，由美国地球物理学会（AGU）于1974年创办，主要发表空间物理学、固体地球物理学、大气科学、气候学、海洋学、水文与地表、冰冻圈等领域的最新研究成果。

        此项研究获得了国家自然科学基金杰出青年基金和深空探测重点专项的支持。论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2024GL112399