新闻网讯（通讯员姜奎、江心怡）日前，武汉大学地球与空间科学技术学院袁志刚/黄狮勇团队，联合南方科技大学和中国科学技术大学等单位，通过分析我国“天问一号”与美国MAVEN火星探测器的联合观测数据，确证了一项关键发现：即便在极端“径向”行星际磁场条件下，火星依然能够成功形成感应磁层，构筑起抵御太阳风的关键屏障。该成果破解了国际学术界长期争议，为理解行星大气保护机制提供了全新范本。
该研究发表于国际顶级综合性学术期刊《创新》（The Innovation），题为“Mars’induced magnetosphere can form under radial interplanetary magnetic field”，武汉大学地球与空间科学技术学院博士研究生林仁桐为论文第一作者（现为中国科学技术大学博士后），教授黄狮勇为论文通讯作者。武汉大学教授袁志刚，南方科技大学博士研究生周静宜（导师刘凯军教授）和中国科学技术大学教授汪毓明对本工作作出了重要贡献。本次研究的合作团队还包括德国马普太阳系研究所、北京航空航天大学、中国科学院地质与地球物理研究所，哈尔滨工业大学（深圳）等单位的学者。
图1 径向行星际磁场条件下火星感应磁层形成示意图
火星，这颗曾可能孕育生命的红色星球，因其全球固有磁场的消失，大气长期暴露于太阳风的侵蚀之下。幸运的是，其电离层与太阳风相互作用，能诱导产生一个包裹全球的“感应磁层”，充当大气防护的关键盾牌。然而，一个根本性争议悬而未决：当行星际磁场与太阳风流向平行或反平行（即“径向”状态）时，这面盾牌是否会失效？过往单颗卫星的观测与数值模拟结论不一，使这一谜题成为行星领域的焦点问题。解开谜题的关键，在于对太阳风上游条件和火星空间环境响应的同步联合观测。这一僵局，随着中国“天问一号”与美国“MAVEN”两颗探测器在火星轨道的历史性“携手”而被打破。
图2 （上）径向行星际磁场条件下火星空间环境的磁压、热压、太阳风动压随高度变化；（下）径向行星际磁场条件下火星空间环境中磁场Bx分量在Y-Z平面的MAVEN卫星观测结果（AB）和三维混合数值模拟结果（CD）。
研究团队利用“天问一号”的大椭圆轨道特性，使其成为精准监测上游太阳风与行星际磁场状态的“前哨”；同时，“MAVEN”则作为探测火星近空区域精细结构的“显微镜”。通过对两者同步数据的深度剖析，研究团队首次捕获了决定性证据：即使在典型的径向行星际磁场期间，火星昼侧由电离层顶至磁堆积边界之间，磁压显著超越太阳风动压，占据绝对主导地位。同时，磁场方向呈现系统的环绕分布特征。这两大铁证，无可辩驳地证实了有效的感应磁层结构依然存在。研究团队通过结合三维混合数值模拟，揭示了问题的核心：电离层导电性是决定性“开关”。当火星电离层具有足够低的电阻率（高导电性）时，其与太阳风的相互作用就能产生强感应电流，从而成功“激发”磁防护层。此发现完美解释了以往不同模型因设定参数差异而导致的结果分歧，从物理本质上统一了认知。
这项研究首次在观测上终结了长期争议，将人类对火星空间环境的认知推向了新高度。其意义远不止于火星本身，更为系外行星宜居性研究提供了关键物理依据。围绕活跃红矮星运行的类地行星，其所处的恒星风环境常伴随强径向磁场，火星“感应成盾”的机制，可能正是此类系外行星能否保住大气、维系生命希望的关键。
该研究工作得到了国家自然科学基金专项项目、重点项目和面上项目等项目的联合资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675826000597
（供图：地球与空间科学技术学院 编辑：赵冀帆）
