图 火星空间磁层-电离层电流体系示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42304186、42388101）等资助下，中国科学院地质与地球物理研究所高佳维助理研究员、戎昭金研究员等与海外合作者基于MAVEN卫星的磁场数据，首次揭示了火星电离层电流的分布规律。相关成果以“火星电离层高度的两个电流体系（Two distinct current systems in the ionosphere of Mars）”为题，于2024年11月9日发表在《自然 通讯》（Nature Communications）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54073-9。

　　电离层电流在控制带电粒子运动方面起着关键作用，并影响行星离子逃逸、恒星与行星大气之间能量传递过程等。与有内禀磁场的行星不同，无磁场行星（如火星）的电离层电流是由太阳风和大气中性风驱动的，但至今尚未被定量分析。

　　针对这个问题，研究团队利用MAVEN卫星的磁场统计观测数据，发现火星电离层有两个截然不同的电流体系。第一种电流系统与太阳风电场对齐，表现出与太阳风电场方向垂直的半球不对称性。这种电流作为负载电流，由从弓形激波电流产生的电势差驱动。第二种电流系统对应于火星大气中性风的年度平均流动模式，直接由火星大气中的中性风驱动。这表明火星电离层电流同时受到其上方的太阳风和其下方大气的中性风相互作用的影响，突显了无磁场行星电离层电流的复杂性与动态特性。

　　该研究成果为理解其他具有电离层的无磁场行星（如金星和土卫六）上的电流系统研究提供了框架，加深了对恒星能量向行星大气传递过程的理解，也对研究行星大气演化非常重要。