地质地球所发现水星空间的强驱动磁场重联过程

　　磁场重联是天体物理中普遍存在的一种能量快速释放的基本物理过程，也是太阳风向行星磁层传输物质和能量的重要机制。由于行星空间内部环境及太阳风条件的差异，太阳风通过磁场重联控制行星磁层的程度迥异，研究不同行星的磁场重联对于检验和深入理解地球磁层物理中的一些概念和理论，梳理行星磁层的一般变化规律，探索系外行星空间环境具有重要意义。

　　在太阳系內禀偶极磁场行星中，水星的磁场最弱，仅为地球的～1%，磁层大小仅为地球的～5%，一般被称作“迷你”磁层。水星同时也是离太阳最近的行星，轨道处的太阳风平均动压是地球轨道处的5-10倍。强太阳风驱动和弱行星磁场的相互作用，使水星空间成为太阳系中尺度最小且动力学特征最活跃的行星磁层空间，和地球相比，水星空间磁场重联更倾向于强驱动重联过程。

　　中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室行星物理学学科组副研究员钟俊与合作者，利用美国“信使”号卫星数据，首次发现了水星磁尾的重联区及其快速演化过程（如图）。观测数据显示，水星磁场重联具有强驱动快速脉冲式特征，不同于地球的分钟量级，水星的重联时间尺度为秒量级，重联效率在准稳态的情况下可以达到0.2，是地球空间观测平均值的2倍。同时，重联伴随有高能电子的爆发性现象产生。该研究为理解水星磁层空间急剧的大尺度动力学过程提供了重要的观测基础。

　　研究成果发表于The Astrophysical Journal Letters（Zhong J, Wei Y, Pu Z Y, et al. MESSENGER Observations of rapid and impulsive magnetic reconnection in Mercury's magnetotail[J]. The Astrophysical Journal Letters, 2018, 860(2): L20. DOI:10.3847/2041-8213/aaca92）。

左图为太阳风与水星磁层相互作用的示意图（上下分别为子午面和赤道面）及磁尾磁场重联的位置；右图为基于卫星观测（35秒）重联区磁场结构的快速演化过程。