新研究有助于解释汞的磁性尾部

水星的极地区域。NASA / Johns Hopkins大学应用物理实验室/卡内基华盛顿机构

理论物理学家使用模拟来解释2009年由汞表面,空间环境,地球化学和范围(Messenger)任务收集的异常读物。汞磁性尾部中检测到的能量电子的起源具有困惑的科学家。从AIP发布出现在等离子体物理学中,这项新的研究提供了这些能量电子方式的可能解决方案。

行星内部的磁性材料的流动产生全球磁场。在汞中,在地球中,行星芯中的液态金属电流诱导行星磁场。这些场的形状,尺寸,角度和强度的形状,尺寸,角度和强度不同,但对于保护来自太阳粒子的行星来说都很重要。

最佳:诸如紫相 - 不稳定Cs的中间板(Y = 20L0Y = 20L0)周−围的−平均磁场的演变。底部显示了沿着CS y = 20L0的中间平面的平面外矢量−电位的堆叠图,这也是重新连接电场EX的演变的代理。物理学Plasmas,2018; DOI:10.1063/1.5011013

太阳风吹辐射行星,导致磁性物质,我们有时会在地球上看到作为北极光。当太阳风“推”在行星的磁场上的浓度辐射压力时,磁性尾部或磁帆形式。这些尾巴在行星的夜晚侧面形成,面向远离阳光。关于汞,尾部中的磁性物质比在地球上观察到的磁性素材更大。

水银的磁场比地球弱100倍,所以它惊讶的物理学家认为,Messenger在行星磁性尾巴中检测到能量电子的迹象 - Hermean Magnetocail。“我们想了解为什么卫星找到精力充沛的粒子,”该研究的作者小威周表示。

两个特征电子的轨迹和能量演化在强湍流中的两个特征电子“(a)和(b)”(案例d)。第一列和第二列:电子轨迹的投影在XYYZ平面中。这些轨迹由它们的总动能ek配置文件进行颜色编码。第三列:ek(黑线),总​​能源增益Δ(青Δ色线),平行电场加速度(e∥e∥acc,红线)的演变,以及由于曲率加速(曲率,蓝线)的加速度。右侧的Y轴仅对应于曲率加速度。有关详细信息,请参阅它们的相应动画[动画图4(a)多媒体视图和图4(b)多媒体视图分别用于(a)和(b)电子。在动画中,第一列显示CS中的电子(红十字)的位置演变,第二列类似于图4的第三列中的面板。动画的第二列中的垂直黑色虚线对应于第一个列的时间,2018年的Plasmas的照片; DOI:10.1063/1.5011013

可能对存在这些能量粒子存在的可能候选者是磁性重新连接。当磁场线的布置改变,释放动力学和热能时,发生磁性重新连接。然而,在湍流的天体物理环境中,磁性重新连接明显很差。在这项研究中,中国和德语物理学家在Hermean Magnetotail中的湍流背景下调查了磁重构。

磁力流体模拟和测试粒子计算显示,在磁重构期间产生栓塞等离子体的不同磁性结构。这些纤维素加速了精力充沛的电子。仿真结果得到了Hermean Magnetocail在疟原虫物种和疟原虫重组的信使测量。


图。图4(a)多媒体视图和图4(b)多媒体视图分别用于(a)和(b)电子。在动画中,第一列显示了CS中的电子(红十字)的位置演变,第二列类似于图4的第三列中的面板。4。动画第二列中的垂直黑色虚线对应于第一列的时间。

研究人员还使用了一种含义湍流模型来描述子地图物理过程的湍流。加速过程缩放到来自Hermean Magnetocail报告的模拟特征条件的参数。该模拟表明,在这些条件下,湍流的纤维素重新连接可能负责电子加速度。“我们还表明,湍流通过提高重新连接来增强重新连接,”周表示。

该团队的模型预测湍流纤维醇重新连接和相应的电子加速度的上限。由于2018年10月推出的Bepi-Colombo使命将测试这些预测。Bepi-Colombo卫星建造,以承受阳光靠近阳光的苛刻,炎热的环境,将在2025年将在2025年插入汞的轨道,以便一个地球年来传递地球的观察。


图。图4(a)多媒体视图和图4(b)多媒体视图分别用于(a)和(b)电子。在动画中,第一列显示了CS中的电子(红十字)的位置演变,第二列类似于图4的第三列中的面板。4。动画第二列中的垂直黑色虚线对应于第一列的时间。

“以前的卫星无法测试电子的高能量,这项任务的一个目的是测量来自Hermean MagnetoTail的充满活力粒子,具有新的探测器技术,”周说。通过这项新技术,研究人员希望获得湍流影响的更详细的次电视视图。

出版物:X. Zhou,等,“通过湍流浆重新连接的电子加速”,Plasmas的物理,2018; DOI:10.1063/1.5011013

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