火星古发电机及超大型撞击事件

火星高强度的地壳剩余磁场表明火星演化早期存在过活跃的发电机作用,研究结果显示火星演化早期的超大型撞击事件很可能是导致火星发电机“死亡”的重要原因.本文分别对火星古发电机数值模拟,超大型撞击事件及其对发电机作用影响的研究进展进行归纳总结,并基于目前研究现状提出下一步研究方案,为揭示超大型撞击事件是否导致火星发电机湮灭提供有效信息.     

伽利略卫星磁异常起源的数值模拟

伽利略号任务探测到了起源于伽利略卫星的磁异常.这些磁异常很可能来自于卫星内部,并且受到强大的木星背景磁场的影响.观测磁异常可能来自各种不同的产生机制,这里通过数值模拟主要研究卫星内部磁对流和发电机行为.为了模拟卫星周围的电磁环境,在模型中引入了一个固定取向、空间均匀,但是强度可变的外磁场B0.模拟结果显示,强度足够大的B0可以显著的改变核内的发电机过程.当B0增加到原发电机磁场强度的40%时,核内对流的改变非常显著：整体对流强度减弱了80%,但是在大部分区域的差动旋转却增强了,这导致了核内总磁场的增加.磁场的形态趋向于同背景场一致,而流场则显示出背景场对原有对称性的抑制作用.此外,磁场在时间变化上也趋向于更加稳定.     

数值模拟火星磁场古发电机：Rayleigh数对系统的影响

火星表面剩余磁场观测结果表明,火星内核曾经存在过活跃的发电机作用,利用MoSST行星发电机动力学模式模拟了火星古发电机在其活动过程中,系统状态随Rayleigh数Ra（表征发电机驱动浮力强度的重要无量纲参数）改变而变化的情况．模拟结果表明：Rayleigh数和系统中的平均磁场尺度之间呈非单调关系;核幔边界处磁场形态随着Rayleigh数改变而发生变化,尤其磁场的西向漂移速度随着Rayleigh数的减小而降低．     

伽利略卫星观测磁异常及其解释

伽利略飞船在木星四颗最大的卫星附近探测到了显著的磁异常.尽管磁异常不同,但是都来自于卫星内部和周围环境的磁流体动力学过程,例如冰下海洋的电磁感应,卫星的轨道运动与外部等离子体的相互作用等等.本文总结了每颗卫星的观测磁异常以及现有解释.我们也提出了磁异常来源的新的可能解释机制:磁异常可能部分来自卫星冰下导电海水或者流体核的磁对流.对该机制的研究有助于进一步理解所观测到的磁异常,也可能提供对卫星内部物理的磁约束.     

火星磁场和行星发电机理论

火星磁场是火星主要观测物理场之一,火星磁场研究对火星探索具有重要的科学意义.本文侧重介绍火星磁场探测所取得的主要成果,在介绍火星行星磁场起源的行星发电机理论的基础上,重点讨论了动力学机制、起始时间、停止的原因等关键性问题,并指出了研究中存在的一些问题.