NASA MAVEN（火星大气和挥发性演变）任务科学家在理解火星某些类型的极光方面发现了一个关键拼图，发现它们的形成方式与地球上的极光相似。周四在《自然通讯》上发表的结果显示，流通并将带电粒子发射到地球大气中的同一机制在火星上发生，但规模要小得多，因为两个行星的磁场存在差异。MAVEN探测器在火星轨道上于2025年12月6日与地面站失去信号。NASA于6月3日宣布该任务已结束，因为发现探测器无法恢复。然而，该任务的数据仍在用于为NASA的科学和未来的火星任务提供指导。当太阳的磁场线靠近地球的磁气层时，这个保护地球的巨大磁泡会重新连接并注入能量和物质到整个地球的磁气层和磁尾，最终将电子释放回大气中以产生地球的极光。这个过程被称为邓奇循环，驱动电流，加速产生极光的带电粒子，并控制地球磁气层和电离层中的等离子体流动。这项新的研究表明，类似邓奇循环的缩小版本正在火星强烈的地壳磁场上发生，这使科学家们更好地观察火星极光的物理过程。“我们知道火星上发生了磁重联，但没有预料到它会像邓奇循环那样，”研究的首席作者、加州大学伯克利分校空间科学实验室的研究物理学家徐少穗说。火星没有像地球那样的全球磁场。地球的磁场是由我们星球的旋转核心产生的，而火星上则有许多微小磁层，这些是由散布在整个星球周围的强烈磁化岩石形成的。这些区域形成于约40亿年前，当时熔岩在古老的全球磁场的存在下冷却，这个磁场因强烈的太阳风剥蚀火星的大气而消失。MAVEN任务观察到了这些地壳磁场上的高度局部化的极光，类似于地球两极的极光，但直到现在科学家们才能完全理解它们的形成物理。该研究利用了MAVEN探测器上多个仪器来描绘出类似邓奇的行为图景：磁力计和太阳风电子分析仪用于确定磁场配置并推导电流，而STATIC（超热和热离子组成）仪器用于测量电离层的等离子体流动。“我们真的推动了STATIC的极限，以获取我们需要的数据，”徐说。“这对理解这些局部极光来说是最后一个拼图。”意识到在这些地壳磁场内发生了类似于邓奇的循环解决了电子如何获取能量以产生极光的问题。这还显示，类似于邓奇的机制可以在大尺度和小尺度上发生，为该过程在太阳系中的可能发生地点提供了更多见解。“这是一个了不起的结果，改变了我们对火星极光的看法，并朝着理解为什么火星和地球在相同的基本物理法则下会有如此不同的演化迈出了重要一步。”MAVEN的首席研究员、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的研究科学家香农·库里说。“我为团队在这一发现上的工作感到无比骄傲，并且期待揭示有关红色行星及其演化的新见解。”通过进一步了解这一过程，科学家们也对太阳环境如何整体影响红色行星有了更深入的理解，这对于未来的机器人和载人任务至关重要。“我记得在研究生院时与我的导师讨论火星地壳磁场的循环如何运作，”徐说。“能够成为找到答案的团队的一部分实在是令人难以置信。”MAVEN任务是NASA火星探索计划的一部分。该任务的首席研究员位于科罗拉多大学博尔德分校的大气与空间物理实验室，同时负责管理科学操作和公共传播与沟通。NASA的戈达德太空飞行中心负责管理MAVEN任务。洛克希德·马丁公司负责制造该探测器并负责任务操作。NASA的喷气推进实验室为此提供导航和深空网络支持。有关NASA的MAVEN任务的更多信息，请访问： https://science.nasa.gov/mission/maven/ 卡伦·福克斯 / 阿拉娜·约翰逊