澳科大Physics of Fluids发表亮点文章
揭示火星剩余磁场调控离子跨昼夜输运机制
2024年4月28日，由澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室徐晓军教授带领来自南昌大学、中山大学的研究团队，在《流体物理学》Physics of Fluids发表题为“Observations of the day-to-night transport of Martian heavy ions by the closed crustal magnetic field across the terminator”的研究成果，首次揭示了火星电离层离子通过剩余磁场闭合磁力线从日侧输运至夜侧的全新机制。该成果被期刊选为《亮点》Scilight和《特色》Featured论文。美国物理联合会《科学之光》 AIP Scilight编辑部以“Magnetism, ions, and water: a Martian disappearing act”为题发表专访报道。Scilight每年从AIP旗下30多个刊物中仅挑选300余篇物理领域内最值得关注的研究成果进行报道。
徐晓军教授
满恒妍博士
论文的第一作者为满恒妍博士（2022年澳门青年学者计划入选者，澳科大博士后），通讯作者为徐晓军教授，澳科大为论文的第一单位。
火星大气和水逃逸一直是火星气候变化的关键科学问题。此前的研究认为，火星剩余磁场可以形成局部「迷你磁层」来阻挡太阳风，减少大气逃逸。徐晓军团队基于火星大气与挥发物质演化任务（MAVEN卫星）的数据，发现剩余磁场可以形成连接昼夜两侧的「磁力走廊」，使得在日侧电离产生的O⁺、O₂⁺等重离子沿磁力线向夜侧输运的机制。这一过程导致夜侧电离层局部重离子密度高出周围环境百倍且稳定存在。这些重离子可能通过复合反应生成中性分子或从夜侧磁尾逃逸，为解释火星大气中离子逃逸提供了新视角。
研究团队利用MAVEN卫星数据在火星南半球观测到的强剩余磁场闭合磁力线。卫星穿过火星夜侧区域观测到的与高度无关的重离子密度升高现象由日侧重离子向夜侧输运所致。
徐晓军教授团队的这一发现，展示了剩余磁场不仅是阻挡太阳风的「防护盾」，也是离子传输的「高速公路」，其屏蔽与输运的双重作用重塑了我们对火星大气动力学的认知。
本研究获国家自然科学基金（42241112、42441805）、澳门科学技术发展基金（0098/2022/A2、0003/2022/AFJ、0008/2024/AKP, 002/2024/SKL）及澳门青年学者计划（AM2022002)支持。
