近日，空间科学攀登团队太阳风与磁层相互作用课题组在木星日侧磁盘磁重联的观测研究方面取得新进展。成果以”Dayside Magnetodisk Reconnection in Jovian System: Galileo and Voyager Observation”为题被国际期刊Journal of Geophysical Research: Planets (JCR分区1区，https://doi.org/10.1029/2023JE008240) 接收发表。该文章第一作者为博士研究生赵金燕，通讯作者为郭瑞龙教授，合作者包括香港大学尧中华教授和张彬铮教授、比利时列日大学Denis Grodent教授、北京大学宗秋刚教授。
磁重联是等离子体物理学中重要的物理机制，能够引发在日冕和行星磁层中的爆发性事件。与地球磁层相比，木星磁层拥有更强的内禀磁场、更快的自转速度和天然卫星的地质活动提供的重离子源。这使得由太阳风主要驱动的Dungey cycle在木星磁层的动力学中难以发挥作用。在Vasyliūnas (1983)提出的适用于快速自转巨行星的Vasyliūnas cycle 模型中，巨行星磁层中的磁重联现象仅仅发生在夜侧。但郭瑞龙教授在土星日侧磁盘中发现了磁重联的观测证据 (https://doi.org/10.1038/s41550-018-0461-9)，并提出了旋转小尺度磁重联模型 (https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab4429)。对于旋转效应更加显著的木星，其日侧磁盘内是否存在同样过程，目前人们还知之甚少。
赵金燕等通过分析伽利略号和旅行者2号航天器穿越木星磁层的数据，首次发现在木星日侧磁盘也存在磁重联，并识别出了18个日侧磁盘磁重联事件（磁重联事件的位置如图1中的红色菱形所示）。在正午侧的磁盘内看到了与土星旋转小尺度磁重联相似的连续出现的小尺度磁重联事件（如图2所示）。此外，该工作统计分析了这些日侧磁盘磁重联的电子和离子的通量、能谱、特征能量，并将其与夜侧磁重联进行了对比。研究结果表明日侧重联的(电子/离子)能谱和特征能量与夜侧的相近；平均来看，日侧重联的离子特征能量高于夜侧。基于现有的数据，估计日侧磁盘重联的出现率不低于夜侧，说明日侧磁盘磁重联也是驱动木星磁层动力学的关键机制之一。
图1. 在木星磁层30-60 RJ范围内观测到的重联事件分布
图2. Galileo和Voyager 2观测到的正午侧(~11-12 LT)磁重联事例
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Jinyan Zhao, Ruilong Guo, Quanqi Shi, et al. (2024), Dayside Magnetodisk Reconnection in Jovian System: Galileo and Voyager Observation, Journal of Geophysical Research: Planets, 129, e2023JE008240. https://doi.org/10.1029/2023JE008240
Ruilong Guo, Zhonghua Yao (2024). Magnetic reconnection in the magnetodisk of centrifugally dominated giant planets. Reviews of Modern Plasma Physics, 8:12. https://doi.org/10.1007/s41614-024-00162-7
该研究成果得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、英国皇家学会牛顿高级学者基金、澳门科技大学科学技术发展基金的支持。
