文章来源：地质与地球物理研究所
在太阳系内禀偶极磁场行星中，水星的磁场最弱，仅为地球的～1%。水星轨道处强太阳风驱动和弱行星磁场相互作用形成太阳系中尺度最小且动力学特征最活跃的行星磁层空间。其磁层大小仅为地球的～5%，一般被称作“迷你”磁层。“迷你”磁层能否像地球磁层一样足以阻挡太阳风的入侵？太阳风粒子入侵轰击水星的直接后果是在水星表面发生离子溅射、电荷交换等物理化学反应过程，从而改变风化层的物理化学特性、外逸层环境乃至整个行星空间环境的变化。经过长达四十年的科学争论，这一重要的行星空间科学问题仍然没有解决。当前，不同学者从理论上进行分析计算得到不同甚至截然相反的结果。
针对这一科学问题，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钟俊及合作者利用“信使号”卫星对水星磁层进行长达三年的观测，建立了水星磁层顶三维不对称模型（图1）。该经验模型表明，水星弱磁场并不能像地球一样有效屏蔽太阳风粒子的直接轰击。太阳风粒子可在水星南半球中纬弱磁场区域直接轰击水星表面；在一些极端太阳风事件中，这一作用区甚至可以扩大至北半球中纬强磁场区域（图2）。该结果表明水星空间环境是由“太阳风-磁层-水星”以及“太阳风-水星”两种作用方式共同决定的。
该研究结果近期被选为亮点文章发表在国际地球物理期刊Journal of Geophysical Research上（Zhong et al. Mercury’s three-dimensional asymmetric magnetopause, Journal of Geophysical Research, 2015, 120: 7658-7671）。
图1 “信使号”卫星观测近水星空间磁层顶位置的三维分布，其中网格线为三维模型结果，颜色表示距离偶极场中心距离。
图2 水星赤道磁层顶（蓝色）和极区磁层顶（红色）相对行星表面的位置。紫色数据点表示极端太阳风事件中极区磁层顶的观测。在图示磁坐标系中，水星表面南北两侧及赤道侧相对位置的差别是由于偶极场中心偏离行星中心往北0.2 RM(RM=2440km，行星半径)所致。
