紫金山天文台揭示月球空间等离子体湍流特征

　　2016年1月1日，The Astrophysical Journal Letters (《天体物理学快报》)在线发表了中国科学院紫金山天文台副研究员罗庆宇与博士杨磊等对月球邻近空间等离子体湍流的最新研究结果。该研究通过卫星数据的观测分析，获得了月球邻近的太阳风磁场湍流的全局性分布特征，揭示出月球和太阳风相互作用的基本物理现象。

　　月球表面由于没有类似地球的磁场和大气层的保护，持续受到太阳风粒子的轰击和日光直接辐照。月球日面对入射太阳风粒子的吸收作用在阴面后方形成了等离子体空腔和尾流结构。现有的观测结果表明该空腔的等离子体密度比邻近太阳风要低1个量级以上，尾流等离子体温度也存在显著的各向异性。这些非平衡态的等离子体中存在多种特殊的不稳定性，如静电不稳定性等。

　　另外，在月球日面，少部分荷电粒子可能通过表面溅射过程，月表磁异常的反射作用，或是月球逃逸层中性粒子的光致电离及俘获的过程，形成月源等离子体，并和太阳风相互作用，造成局域等离子体的不稳定激发。这些月表邻近空间等离子体不稳定性的激发，最终导致月球邻表空间太阳风湍流的强化。

　　紫金山天文台行星科学研究团队利用Artemis卫星从2011年7月到2015年10月的磁场观测高精度数据，通过结构函数分析的方法，获得了月球邻近空间等离子体湍流的全局性分布，发现局域湍流强化和不稳定性的密切相关性。这些结果可以用于深入研究月球和太阳风相互作用的相关物理过程，也对空间等离子体湍流的基本物理研究有重要意义。

　　该项研究工作得到了中国科学院行星科学重点实验室、中国科学院天文战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金、国家重点实验室特殊研究基金等项目资助。

图1. 月球邻近磁场湍流标度指数ξ分布 

图2. 月球邻表湍流分布特征