高速太阳风遇到行星时，通常会在行星上游形成弓激波。太阳风在此偏转、加热并减速进入磁鞘。在传统认识中，磁鞘是太阳风流由“高速”向“低速”转变的区域。然而，在某些太阳风条件下，已经减速的太阳风离子却在磁鞘中再次加速，速度甚至可超过上游太阳风速度。这种“大尺度再加速”现象此前仅在地球上被观测到。不同于地球，火星没有全球性的内禀磁场，太阳风在磁鞘区域是否也有类似的再加速现象，仍然是未解之谜。
中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室太阳系探测研究团队，综合利用火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）、天问一号（Tianwen-1）和火星快车（MEX）的观测数据，并结合多流体磁流体力学（MHD）模拟，系统研究了火星磁鞘在低阿尔芬马赫数（MA）这一磁场动力学作用相对更强的特殊太阳风条件下的响应特征。
研究团队抓住行星际日冕物质抛射（ICME）期间出现的低MA太阳风条件，从MAVEN的连续观测中识别出磁鞘质子速度的多次增强，局地质子速度最高可达上游太阳风速度的~150%，这一现象也得到天问一号和MEX观测的交叉印证（图1）。比对低MA太阳风下地球磁鞘质子的特征，并借助MHD模拟，研究团队揭示J×B力是质子大尺度加速的主要驱动力。这些结果证实了同类型的加速现象不仅存在于地球，也可发生于火星。
图1 火星磁鞘质子加速事件的多卫星联合观测。
针对MAVEN十余年的观测，进一步的统计研究证实质子加速的发生率和加速程度均存在显著的±E半球不对称性。行星重离子的质量加载，尤其是与+E半球羽流逃逸相关的质量加载过程，会对质子产生额外的减速作用，抑制+E半球的质子加速，从而形成火星独具特色的半球不对称响应。与此同时，MHD模拟展示火星远磁尾横截面明显的轴向不对称：±E方向受到压缩，而其垂直方向发生拉伸；这一结果得到天问一号远磁尾观测数据的证实（图2）。
图2 低MA太阳风下火星夜侧磁尾的压缩与不对称。
该研究将低MA太阳风与行星相互作用的认知，从具有全球性内禀磁场的地球拓展到无全球内禀磁场的火星，为理解不同类型行星在低MA太阳风条件下的空间环境响应提供了新的观测和理论依据。论文第一作者为特别研究助理乔富豪，通讯作者李磊研究员和谢良海研究员。
文章信息及链接如下：
Qiao, F., Li, L.*, Xu, Q., Xie, L.*, Zhang, Y., Kong, L., Tang, B., Li, W., Gou, X., Wang, J., Zhou, B., Feng, Y., Holmström, M., Williamson, H., Wang, X.-D., Zhang, A., Wang, L., Jin, T., Ma, J., Sun, F. & Wang, M. Plasma acceleration and boundary compression in the magnetosheath of Mars under low-Alfvén-Mach-number solar wind. Nature Communications (2026).
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-76815-7