在太陽(yáng)系內(nèi)稟偶極磁場(chǎng)行星中，水星的磁場(chǎng)最弱，僅為地球的～1%。水星軌道處強(qiáng)太陽(yáng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)和弱行星磁場(chǎng)相互作用形成太陽(yáng)系中尺度最小且動(dòng)力學(xué)特征最 活躍的行星磁層空間。其磁層大小僅為地球的～5%，一般被稱(chēng)作"迷你"磁層。"迷你"磁層能否像地球磁層一樣足以阻擋太陽(yáng)風(fēng)的入侵？太陽(yáng)風(fēng)粒子入侵轟擊水 星的直接后果是在水星表面發(fā)生離子濺射、電荷交換等物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，從而改變風(fēng)化層的物理化學(xué)特性、外逸層環(huán)境乃至整個(gè)行星空間環(huán)境的變化。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)四 十年的科學(xué)爭(zhēng)論，這一重要的行星空間科學(xué)問(wèn)題仍然沒(méi)有解決。當(dāng)前，不同學(xué)者從理論上進(jìn)行分析計(jì)算得到不同，甚至截然相反的結(jié)果。
針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中科院地質(zhì)地球所地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鐘俊博士及合作者利用"信使號(hào)"衛(wèi)星對(duì)水星磁層進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)三年的觀測(cè)，建立了水星磁層頂三維不對(duì)稱(chēng)模型（圖1）。該經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻?，水星弱磁?chǎng)并不能像地球一樣 有效屏蔽太陽(yáng)風(fēng)粒子的直接轟擊。太陽(yáng)風(fēng)粒子可在水星南半球中緯弱磁場(chǎng)區(qū)域直接轟擊水星表面；在一些極端太陽(yáng)風(fēng)事件中，這一作用區(qū)甚至可以擴(kuò)大至北半球中緯 強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（圖2）。該結(jié)果表明水星空間環(huán)境是由"太陽(yáng)風(fēng)-磁層-水星"以及"太陽(yáng)風(fēng)-水星"兩種作用方式共同決定的。
圖1 "信使號(hào)"衛(wèi)星觀測(cè)近水星空間磁層頂位置的三維分布，其中網(wǎng)格線為三維模型結(jié)果，顏色表示距離偶極場(chǎng)中心距離
圖2 水星赤道磁層頂（藍(lán)色）和極區(qū)磁層頂（紅色）相對(duì)行星表面的位置。紫色數(shù)據(jù)點(diǎn)表示極端太陽(yáng)風(fēng)事件中極區(qū)磁層頂?shù)挠^測(cè)。在圖示磁坐標(biāo)系中，水星表面南北兩側(cè)及赤道側(cè)相對(duì)位置的差別是由于偶極場(chǎng)中心偏離行星中心往北0.2 RM(RM=2440km，行星半徑)所致
該研究結(jié)果近期被選為亮點(diǎn)文章發(fā)表在國(guó)際知名地球物理期刊Journal of Geophysical Research上（Zhong et al. Mercury's three-dimensional asymmetric magnetopause, Journal of Geophysical Research, 2015, 120: 7658-7671）。