新闻网讯（通讯员马新）近日，武汉大学地球与空间科学技术学院倪彬彬教授课题组在木星磁层物理方向取得重要进展。相关成果以题为“A slot region in the magnetosphere of Jupiter”学术论文在线发表在Nature Communications（影响因子17.2）。地球与空间科学技术学院博士研究生龙敏义为第一作者，武汉大学倪彬彬教授、德国马普太阳系研究所Elias Roussos研究员和美国加州大学洛杉矶分校马千里研究员担任共同通讯作者，武汉大学地球与空间科学技术学院为第一署名单位。
范艾伦辐射带是距离地球表面约一千公里至四万公里的高能带电粒子聚集区，因其复杂的时空变化和对在轨航天器的潜在重大威胁而备受关注。“槽区”（slot）则是位于地球内外辐射带之间的高能电子通量极低区域，为航天器的在轨安全运行提供重要的缓冲带。但是，木星作为太阳系中粒子辐射环境最恶劣的行星，它的磁层辐射带中是否存在类似的槽区结构一直是未解之谜。
该研究通过统计分析朱诺（JUNO）探测器提供的高质量在轨观测数据，首次在木星的天然卫星——木卫二（Europa）轨道附近识别出与地球辐射带槽区类似的电子分布空间结构。研究发现，能量位于几十千电子伏特至数百千电子伏特的木星磁层电子在木卫二轨道附近存在一个明显的通量下降区。这个区域的大空间尺度和通量下降程度不能被传统的卫星本体吸收机制所解释，但是它与木星磁层哨声模波（whistler-mode waves）的幅度增强具有很好的对应性，且二者的空间分布呈现明显的负相关关系（图1）。
图1.基于朱诺（JUNO）卫星观测的木卫二（Europa）附近区域能量电子通量与哨声模波幅度的统计相关性
为深入探究背后的物理机制，课题组联合国际研究团队开展了数值建模和理论分析研究。结果表明，通过空间波粒共振相互作用机制，木卫二附近的哨声模波能在数小时的时间尺度上快速散射损失木星磁层能量电子，导致电子通量的明显下降，形成槽区。这意味着木卫二能在其轨道周围有效维持能量电子和空间波动的共存环境，并在木星磁层电子分布变化过程中发挥关键作用，产生木星辐射带槽区（图2）。
图2.木星-卫星耦合系统和木卫二轨道附近能量电子槽区形成过程的示意图
这一研究为木星及其伽利略卫星的复杂相互作用耦合系统提供了新的动力学证据，不仅更新了关于木星辐射带极端粒子辐射环境的现有认知，也完善了空间波动影响巨行星磁层环境的理论基础，可为我国未来天问四号木星系探测任务提供重要支持。
该研究工作得到国家自然科学基金青年学生基础研究项目（博士研究生）、杰出青年科学基金和卓越创新群体、国家重点研发计划项目和湖北省自然科学基金的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63186-8
（编辑：肖珊）
