北京
2023年12月，科學家在分析火星數據時意外發現了一種從未在該星球大氣層中出現過的現象。NASA的MAVEN（火星大氣與揮發物演化）任務搭載的儀器記錄下了這一發現——一種被稱為Zwan-Wolf效應的現象，此前僅在地球磁層中被觀測到。
這種效應的描述頗為形象：帶電粒子像牙膏從管中擠出一樣，沿著名為"磁通管"的磁結構被擠壓分布。它幫助地球偏轉太陽風，科學家已對其研究了數十年。如今，《自然·通訊》發表的新研究首次完整記錄了這一效應在火星大氣中的存在。
西弗吉尼亞大學摩根敦分校的研究助理教授、該研究第一作者Christopher Fowler回憶發現過程時說："調查數據時，我突然注意到一些非常有趣的波動。我絕對猜不到會是這種效應，因為之前從未在行星大氣中見過。"
Zwan-Wolf效應于1976年首次被發現，此前觀測范圍僅限于行星磁層，從未延伸至大氣層。火星與地球的關鍵差異在于：它沒有全球性磁場保護，這改變了其與太陽風及空間天氣的互動方式。新研究中，該效應出現在火星電離層——大氣層中200公里以下的區域，這里存在大量帶電粒子。數據顯示，這些粒子正被擠壓并分布在火星大氣周圍。
火星雖擁有感應磁層（由太陽風與火星電離層相互作用產生的磁場），但其規模和形狀會隨太陽風強度及空間天氣事件大幅變化。Fowler團隊正是在MAVEN數據中捕捉到一場強太陽風暴襲擊火星時的這一現象。基于這些發現，Zwan-Wolf效應可能持續存在于火星電離層中，只是平時強度低于MAVEN儀器的探測閾值。此次空間天氣事件的沖擊放大了效應，才使其得以被觀測到。
最初，Fowler團隊注意到航天器穿越大氣層時磁場測量數據出現奇特波動。為解釋這一現象，他們調用了MAVEN多臺儀器的觀測數據，包括電離層帶電粒子環境的測量結果。深入挖掘后，數據中浮現出更多奇異特征。在排除其他多種可能性后，團隊確認這些現象的根源正是Zwan-Wolf效應——它完美解釋了觀測到的所有特征。
"沒人預料到這種效應竟然能在大氣層中發生，"Fowler表示，"這正是令人興奮之處。它引入了尚未探索的有趣物理機制。"
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