欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的联合任务BepiColombo揭示了落在水星表面的电子是如何引发高能极光的。
自2018年以来，该任务一直在前往太阳系最深处的行星，并于2021年10月1日成功完成了首次水星飞越。一个国际研究小组分析了贝皮科伦坡号上三个仪器的数据。这项研究的结果发表在《自然通讯》杂志上。
地球极光是由太阳风(太阳发射的带电粒子流)和地球大气层的带电上层(电离层)相互作用产生的。由于水星只有一个非常薄的大气层，称为外逸层，它的极光是由太阳风直接与行星表面相互作用产生的。
BepiColombo任务由两个航天器组成，一个是由ESA领导的水星行星轨道器(MPO)，另一个是由JAXA领导的水星磁层轨道器(MMO，发射后命名为Mio)，这两个航天器目前处于对接配置，将进行为期7年的最终轨道巡航。在第一次飞越水星时，“比皮科伦坡”号在距离水星表面仅200公里的地方俯冲而下。Mio上的等离子体仪器首次同时观测到了水星附近太阳风中不同种类的带电粒子。
主要作者，现任职于JAXA空间与航天科学研究所(ISAS)和意大利比萨大学的天体物理与计划物理研究所(IRAP)的Sae Aizawa说:“我们第一次目睹了电子是如何在水星的磁层中加速并沉淀到行星表面的。虽然水星的磁层比地球小得多，并且具有不同的结构和动力学，但我们已经确认，在整个太阳系中产生极光的机制是相同的。”
在飞越水星的过程中，BepiColombo号从北半球的夜晚靠近水星，并在南半球的早晨靠近水星。它在南半球白天一侧观测到磁层，然后从磁层返回太阳风。它的仪器成功地观测到了磁层的结构和边界，包括磁层顶和弓形激波。数据还显示，磁层处于异常压缩状态，很可能是由于太阳风中的高压条件造成的。
电子的加速似乎是由于水星磁层黎明侧的等离子体过程而发生的。高能电子从尾部区域被传送到水星，最终落在水星表面。不受大气层的阻碍，它们与表面的物质相互作用，导致x射线发射，产生极光。虽然美国宇航局的信使号探测器以前曾在水星上观测到极光，但迄今为止，人们还没有很好地理解和直接目睹水星表面触发x射线荧光的过程。
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