［本站讯］近日，山东大学空间科学与技术学院磁层和太阳风相互作用团队联合比利时列日大学、香港大学科研团队，在木星磁盘结构与动力学研究中取得新进展。研究团队利用朱诺号（Juno）探测器的观测数据发现，木星磁盘中发生的磁重联使得原本近似平面的磁盘电流片呈现出涟漪状结构，并与磁层同步旋转。相关成果以“Rippling current sheet generated by magnetodisk reconnection on Jupiter”为题，发表于Science China Earth Sciences，该成果被选为期刊封面文章。

木星是太阳系中自转最快的行星，自转一周仅需约10小时。快速自转产生的强大离心力，加上木卫一火山喷发不断向磁层注入的粒子，共同在木星赤道附近塑造出一个环绕行星的磁盘电流片。磁盘偏离木星地理赤道、靠近磁赤道分布，其位置与运动是研究磁层动力学及磁层与电离层耦合关系的关键。传统认知中，磁盘电流片被描述为近似平面的磁结构，随木星一起旋转。然而，观测早已发现，除了随自转规律的摇摆运动外，磁盘还存在小尺度摆动，其形成机制长期不明。

研究团队基于朱诺号（Juno）磁场探测器的磁场数据和高能粒子探测器的离子、电子能谱数据，结合经验磁盘模型，系统分析了探测器穿越磁盘电流片的过程。观测显示，磁场径向分量的极性在短时间内多次反转，表明探测器反复穿越了电流片；而在磁盘未受扰动的情况下，一个自转周期内探测器本应只穿越电流片两次。每一次穿越都伴随着磁重联信号，能量高达数千电子伏的高能电子和离子通量也显著增强。通过最小方差分析（MVA）计算电流片法线方向，研究团队发现多数穿越点处电流片呈现类似扭折波（kink-like wave）的运动，在最极端的案例中，探测器在10分钟内四次穿越电流片。

图1 朱诺号探测器记录到磁重联和多个电流片穿越过程

该工作指出，木星磁盘中离散分布的多个磁重联点会破坏磁力线、打破电流片的力平衡，使电流片偏离原本的位置，形成类似水面涟漪般的起伏结构，并随磁层一起旋转。正是这种旋转的“涟漪”，让探测器在短时间内反复穿越电流片并记录到一连串磁重联信号。与地球磁尾中从磁重联点向外传播的扭折波不同，木星磁盘的扭折运动并不呈准周期性，是由磁层旋转与涟漪状电流片结构共同作用的结果。

图2 磁盘电流片涟漪状结构示意图

研究还发现，涟漪状电流片的影响范围远超预期。即便在远离磁赤道的传统“尾瓣”区域，甚至在日侧磁层中，朱诺号仍能接近弯曲的电流片并探测到清晰的磁重联特征。这表明沿方位角分布的多个磁重联点对磁盘具有全局性影响，可能使电流片演化至类似湍动的状态，让高能粒子充盈整个电流片。

图3 “尾瓣”区域观测到的涟漪状电流片及磁重联特征（红色箭头标注）

这一发现改写了人们对木星磁盘结构的传统认识：磁盘并非一片平静的“唱片”，而是高度动态、结构复杂的“涟漪之盘”，使磁层与电离层之间的耦合变得更加复杂。磁重联线的长度及其演化规律仍是空间物理中的未解难题，木星的快速自转让探测器得以在一个自转周期内反复“采样”磁盘，为破解这一难题提供了独特的天然实验室。

该研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的支持。山东大学空间科学研究院磁层和太阳风相互作用课题组长期开展地月、火星、巨行星等行星空间环境研究，注重国际合作，近年来取得了一系列重要进展。