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磁層頂磁重聯(lián)是強(qiáng)磁暴期間太陽(yáng)風(fēng)質(zhì)量、動(dòng)量、能量進(jìn)入地球磁層的關(guān)鍵物理過(guò)程，還是觸發(fā)強(qiáng)磁活動(dòng)期間太陽(yáng)風(fēng)—磁層—電離層多尺度耦合的“啟動(dòng)器”。由于磁層頂內(nèi)外邊界層等離子體和磁場(chǎng)的不均勻性，磁層頂磁重聯(lián)具有非對(duì)稱(chēng)的磁重聯(lián)結(jié)構(gòu)。此外，能量氧離子在磁重聯(lián)過(guò)程中加劇了這一效應(yīng)，使磁層頂磁重聯(lián)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)更復(fù)雜。近地磁層中，能量氧離子是強(qiáng)磁暴期間環(huán)電流的主導(dǎo)離子，超強(qiáng)磁暴中其可攜帶超50%環(huán)電流能量密度。這類(lèi)源于電離層的氧離子，經(jīng)輸運(yùn)加速注入環(huán)電流導(dǎo)致磁暴環(huán)電流指數(shù)下降，其損失又驅(qū)動(dòng)磁暴快速恢復(fù)。強(qiáng)磁暴期間磁層頂及邊界層氧離子數(shù)密度高于平靜期，其對(duì)磁層頂磁重聯(lián)離子擴(kuò)散區(qū)動(dòng)力學(xué)的影響，是當(dāng)前磁層物理研究的熱點(diǎn)。近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)，利用磁層多尺度任務(wù)衛(wèi)星高分辨數(shù)據(jù)，獲得2024年超強(qiáng)磁暴期間能量氧離子對(duì)磁層頂磁重聯(lián)離子擴(kuò)散區(qū)動(dòng)力學(xué)過(guò)程影響的觀測(cè)證據(jù)。研究觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，2024年5月超級(jí)磁暴期間，日側(cè)磁層頂磁重聯(lián)過(guò)程中存在一個(gè)富含高密度氧離子的離子擴(kuò)散區(qū)（IDR）。該區(qū)域氧離子密度達(dá)約3.3 cm?3，為研究重離子在磁層頂磁重聯(lián)中的動(dòng)力學(xué)行為提供了觀測(cè)依據(jù)。在這一區(qū)域附近，增強(qiáng)的霍爾電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)氧離子沿法向方向加速；其畸變的離子速度分布表明離子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)部復(fù)雜的粒子能量化機(jī)制。這些氧離子的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)可使磁重聯(lián)率降低約10.3%至25.3%，表明在超級(jí)磁暴條件下重離子能夠調(diào)制磁層頂磁重聯(lián)的物理過(guò)程。這一研究通過(guò)證實(shí)磁暴期間增強(qiáng)的氧離子豐度可改變擴(kuò)散區(qū)結(jié)構(gòu)、粒子能量化特性及磁重聯(lián)率，深化了對(duì)磁層頂磁重聯(lián)機(jī)制的理解。相關(guān)研究成果發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》（Geophysical Research Letters）上。論文鏈接