日前，哈工大深圳校區理學院沈超教授團隊在太陽系行星磁鞘射流領域取得重要合作研究成果，發現外太陽系巨行星存在磁鞘射流。該發現增進了人類對磁鞘射流對行星磁場的潛在影響、太陽系空間等離子體激波特性、等離子體能量傳輸和轉化過程等領域的認知，對空間天氣事件預報具有重要應用價值。研究成果在《地球物理快報》（Geophysical Research Letters）和《自然通訊》（Nature Communications）上發表，並被選為《自然通訊》亮點文章。

    磁鞘是行星磁層與太陽風相互作用產生的外邊界層，磁鞘射流是其中動能遠大於周邊等離子體動能的等離子流體。大量的地球空間探測與分析表明，磁鞘射流是弓激波能量轉化和傳輸的重要形式，能夠對帶電粒子的加速發揮作用。地球磁鞘射流能夠驅動磁層頂邊界層的磁場重聯過程，促進太陽風物質和能量向磁層內部輸運，影響地磁暴的發生和演化，對航天器運行以及空間通訊產生空間天氣效應。研究地球磁鞘射流，對研究影響人造衛星運轉和通訊的空間天氣事件具有重要意義。近年來，學界在火星磁鞘發現了射流存在的證據，在水星磁鞘中也發現了一定證據支持射流的存在。然而，在其他行星磁鞘中是否存在射流仍是具有爭議的問題。

    沈超教授團隊利用新近提出的空間多點探測方法——法向量場分析，對Cluster探測器數據進行了分析，發現了一種新的磁鞘射流產生機制：磁鞘射流能夠產生於弓激波與太陽風間斷面相互作用（圖1），這種新的機制很大程度上提升了學界對射流產生的認識。這種新的機制不受激波准平行與准垂直的限制，能在所有行星弓激波上導致磁鞘射流的產生，這意味着射流在太陽系行星磁鞘中是普遍存在的。

地球磁鞘高速流產生激波波紋和激波——間斷相互作用機制模型

    為了進一步驗證新的機制及其推論，沈超教授團隊與約翰斯·霍普金斯大學、北京大學的學者合作，對旅行者2號在木星磁鞘的觀測數據進行了再度分析，發現了3個射流。其中一個射流向太陽方向運動（類似的射流尚未在任一行星發現，其來源有待進一步研究），另外兩個射流向木星方向運動，其中後兩個射流符合新機制的預期。團隊將這些新發現的射流與過去在地球和火星發現的射流對比，發現其空間尺度隨弓激波空間尺度變化。與此同時，團隊還分析了卡西尼計劃的數據，初步發現了土星磁鞘射流證據，將可能的土星射流與水星射流納入對比，發現所有射流都符合隨弓激波尺度變化的規律（圖2），進一步證實了行星磁鞘射流在太陽系中的普遍性。此項研究是行星物理領域的重要研究進展，對於空間天氣學具有重要應用意義。

行星磁鞘射流持續時間（空間尺度）與相應行星弓激波尺度的關係

    哈工大深圳校區為論文唯一通訊單位。哈工大深圳校區理學院博士研究生周宇飛是論文第一作者，沈超教授為通訊作者。約翰斯·霍普金斯大學應用物理學實驗室薩瓦斯·拉普提斯博士，北京大學研究員王珊，深圳校區理學院博士後紀勇、博士研究生任年和馬蘭為合作作者。該項研究得到國家自然科學基金重點項目和國家重點研發計劃「大科學裝置前沿研究」重點專項的資助。（記者 林麗青 通訊員 劉培香 謝梁暉 沈超）