磁場重聯(lián)是天體物理中普遍存在的一種能量快速釋放的基本物理過程，也是太陽風(fēng)向行星磁層傳輸物質(zhì)和能量的重要機制。由于行星空間內(nèi)部環(huán)境及太陽風(fēng)條件的差異，太陽風(fēng)通過磁場重聯(lián)控制行星磁層的程度迥異，研究不同行星的磁場重聯(lián)對于檢驗和深入理解地球磁層物理中的一些概念和理論，梳理行星磁層的一般變化規(guī)律，探索系外行星空間環(huán)境具有重要意義。
在太陽系內(nèi)稟偶極磁場行星中，水星的磁場最弱，僅為地球的～1%，磁層大小僅為地球的～5%，一般被稱作"迷你"磁層。水星同時也是離太陽最近的行星，軌道處的太陽風(fēng)平均動壓是地球軌道處的5-10倍。強太陽風(fēng)驅(qū)動和弱行星磁場的相互作用，使水星空間成為太陽系中尺度最小且動力學(xué)特征最活躍的行星磁層空間，和地球相比，水星空間磁場重聯(lián)更傾向于強驅(qū)動重聯(lián)過程。
中科院地質(zhì)地球所地球與行星物理院重點實驗室行星物理學(xué)學(xué)科組鐘俊副研究員與合作者，利用美國"信使"號衛(wèi)星數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)了水星磁尾的重聯(lián)區(qū)及其快速演化過程（圖1）。觀測數(shù)據(jù)顯示，水星磁場重聯(lián)具有強驅(qū)動快速脈沖式特征，不同于地球的分鐘量級，水星的重聯(lián)時間尺度為秒量級，重聯(lián)效率在準穩(wěn)態(tài)的情況下可以達到0.2，是地球空間觀測平均值的2倍。同時，重聯(lián)伴隨有高能電子的爆發(fā)性現(xiàn)象產(chǎn)生。該研究為理解水星磁層空間急劇的大尺度動力學(xué)過程提供了重要的觀測基礎(chǔ)。
圖1 左圖為太陽風(fēng)與水星磁層相互作用的示意圖（上下分別為子午面和赤道面）及磁尾磁場重聯(lián)的位置；右圖為基于衛(wèi)星觀測（35秒）重聯(lián)區(qū)磁場結(jié)構(gòu)的快速演化過程
研究成果發(fā)表于The Astrophysical Journal Letters。（Zhong J, Wei Y, Pu Z Y, et al. MESSENGER Observations of rapid and impulsive magnetic reconnection in Mercury's magnetotail[J]. The Astrophysical Journal Letters, 2018, 860(2): L20. DOI:10.3847/2041-8213/aaca92）（原文鏈接）