紫金山天文臺揭示月球空間等離子體湍流特征

　　2016年1月1日，The Astrophysical Journal Letters (《天體物理學快報》)在線發(fā)表了中國科學院紫金山天文臺副研究員羅慶宇與博士楊磊等對月球鄰近空間等離子體湍流的最新研究結(jié)果。該研究通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)的觀測分析，獲得了月球鄰近的太陽風磁場湍流的全局性分布特征，揭示出月球和太陽風相互作用的基本物理現(xiàn)象。

　　月球表面由于沒有類似地球的磁場和大氣層的保護，持續(xù)受到太陽風粒子的轟擊和日光直接輻照。月球日面對入射太陽風粒子的吸收作用在陰面后方形成了等離子體空腔和尾流結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的觀測結(jié)果表明該空腔的等離子體密度比鄰近太陽風要低1個量級以上，尾流等離子體溫度也存在顯著的各向異性。這些非平衡態(tài)的等離子體中存在多種特殊的不穩(wěn)定性，如靜電不穩(wěn)定性等。

　　另外，在月球日面，少部分荷電粒子可能通過表面濺射過程，月表磁異常的反射作用，或是月球逃逸層中性粒子的光致電離及俘獲的過程，形成月源等離子體，并和太陽風相互作用，造成局域等離子體的不穩(wěn)定激發(fā)。這些月表鄰近空間等離子體不穩(wěn)定性的激發(fā)，最終導致月球鄰表空間太陽風湍流的強化。

　　紫金山天文臺行星科學研究團隊利用Artemis衛(wèi)星從2011年7月到2015年10月的磁場觀測高精度數(shù)據(jù)，通過結(jié)構(gòu)函數(shù)分析的方法，獲得了月球鄰近空間等離子體湍流的全局性分布，發(fā)現(xiàn)局域湍流強化和不穩(wěn)定性的密切相關(guān)性。這些結(jié)果可以用于深入研究月球和太陽風相互作用的相關(guān)物理過程，也對空間等離子體湍流的基本物理研究有重要意義。

　　該項研究工作得到了中國科學院行星科學重點實驗室、中國科學院天文戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金、國家重點實驗室特殊研究基金等項目資助。

圖1. 月球鄰近磁場湍流標度指數(shù)ξ分布 

圖2. 月球鄰表湍流分布特征