（通讯员：姜奎、江心怡）星空游戏(StarSky Sports)官方网站地球与空间科学技术学院袁志刚/黄狮勇团队，联合南方科技大学和中国科学技术大学等单位，通过分析我国天问一号与美国MAVEN火星探测器的联合观测数据，确证了一项关键发现：即便在极端“径向”行星际磁场条件下，火星依然能够成功形成感应磁层，构筑起抵御太阳风的关键屏障。该成果破解了国际学术界长期争议，为理解行星大气保护机制提供了全新范本。近日，该研究以题为“Mars’ induced magnetosphere can form under radial interplanetary magnetic field”发表于国际顶级综合性学术期刊《The Innovation》。
图1径向行星际磁场条件下火星感应磁层形成示意图
火星，这颗曾可能孕育生命的红色星球，因其全球固有磁场的消失，大气长期暴露于太阳风的侵蚀之下。幸运的是，其电离层与太阳风相互作用，能诱导产生一个包裹全球的“感应磁层”，充当大气防护的关键盾牌。然而，一个根本性争议悬而未决：当行星际磁场与太阳风流向平行或反平行（即“径向”状态）时，这面盾牌是否会失效？过往单颗卫星的观测与数值模拟结论不一，使这一谜题成为行星领域的焦点问题。解开谜题的关键，在于对太阳风上游条件和火星空间环境响应的同步联合观测。这一僵局，随着中国“天问一号”与美国“MAVEN”两颗探测器在火星轨道的历史性“携手”而被打破。
图2 （上）径向行星际磁场条件下火星空间环境的磁压、热压、太阳风动压随高度变化；（下）径向行星际磁场条件下火星空间环境中磁场Bx分量在Y-Z平面的MAVEN卫星观测结果（AB）和三维混合数值模拟结果（CD）。
研究团队利用“天问一号”的大椭圆轨道特性，使其成为精准监测上游太阳风与行星际磁场状态的“前哨”；同时，“MAVEN”则作为探测火星近空区域精细结构的“显微镜”。通过对两者同步数据的深度剖析，研究团队首次捕获了决定性证据：即使在典型的径向行星际磁场期间，火星昼侧由电离层顶至磁堆积边界之间，磁压显著超越太阳风动压，占据绝对主导地位。同时，磁场方向呈现系统的环绕分布特征。这两大铁证，无可辩驳地证实了有效的感应磁层结构依然存在。研究团队通过结合三维混合数值模拟，揭示了问题的核心：电离层导电性是决定性“开关”。当火星电离层具有足够低的电阻率（高导电性）时，其与太阳风的相互作用就能产生强感应电流，从而成功“激发”磁防护层。此发现完美解释了以往不同模型因设定参数差异而导致的结果分歧，从物理本质上统一了认知。
这项研究首次在观测上终结了长期争议，将人类对火星空间环境的认知推向了新高度。其意义远不止于火星本身，更为系外行星宜居性研究提供了关键物理依据。围绕活跃红矮星运行的类地行星，其所处的恒星风环境常伴随强径向磁场，火星“感应成盾”的机制，可能正是此类系外行星能否保住大气、维系生命希望的关键。
星空游戏(StarSky Sports)官方网站地球与空间科学技术学院2025届博士生林仁桐为论文第一作者（现为中国科学技术大学博士后），黄狮勇教授为论文通讯作者。星空游戏(StarSky Sports)官方网站袁志刚教授，南方科技大学2025届博士生周静宜（导师刘凯军教授）和中国科学技术大学汪毓明教授对本工作作出了重要贡献。本次研究的合作团队还包括德国马普太阳系研究所、北京航空航天大学、中国科学院地质与地球物理研究所，哈尔滨工业大学（深圳）等单位的学者。
该研究工作得到了国家自然科学基金专项项目、重点项目和面上项目等项目的联合资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675826000597
据悉，《The Innovation》是一本由中国科学院青年创新促进会百余会员与Cell Press于2020年共同创办的国际综合性英文学术期刊，覆盖自然科学全领域。目前被DOAJ、ADS、Scopus、PubMed、ESCI、INSPEC、EI、中国科学院分区表(1区TOP)、OARL等多个国际权威数据库收录。2024年期刊CiteScore达53.4；影响因子为25.7，5 年平均影响因子40.2，其影响因子和CiteScore位列全球综合性学术期刊第三位，仅次于《Nature》和《Science》。
（供图：林仁桐、黄狮勇；审核：袁志刚；编辑：江心怡）
