2024特大地磁暴成因深度解析：中科院最新研究揭示太阳活动关键机制

“夸父一号”卫星揭示：2024年10月特大磁暴由“双CME”相互作用驱动

来源：环球网

中国科学院研究团队在《天体物理学杂志快报》发表最新成果。基于“夸父一号”卫星莱曼阿尔法日冕仪等多源数据，研究首次清晰证实，2024年10月发生的特大地磁暴，其驱动机制并非单一事件，而是由暗条爆发与活动区日冕物质抛射（CME）感应爆发并相互作用共同导致。

2024年10月9日世界时01:56，太阳活动区AR 13848爆发了一次X1.8级耀斑，并引发了强烈的行星际扰动与质子事件。初期，自动识别系统将其判定为一次单一的全晕状CME。然而，后续的原位探测数据却显示出CME相互作用的典型特征，这与初步判断相矛盾。因此，精确解析源区CME的真实三维结构，成为准确归因此次极端空间天气事件的关键。

“夸父一号”日冕仪的观测能力在此刻至关重要。它有效填补了极紫外成像与常规白光日冕仪之间的观测空白，成功捕获了两次独立CME从起源到演化的完整序列，为“双CME”结构提供了无可争议的成像证据。结合太阳轨道飞行器的观测，团队发现：在耀斑爆发前，一个横跨活动区的大尺度暗条已因磁重联开始缓慢抬升。这一过程在空间上与活动区冕环的扩张相互独立，明确证实了二者分属不同的爆发源。

研究团队运用GCS模型对两个CME分别进行三维拟合，发现它们在观测视场中几乎完全交叠。考虑到CME在日球层中的早期相互作用会显著改变其宏观形态，团队进一步采用球形激波拟合法，反演出二者共同的激波面，并估算出其传播速度高达约每秒1730公里。

行星际空间的原位测量数据揭示了相互作用的直接后果。位于不同经度的两颗卫星均探测到前方CME的磁场出现显著增强，这符合相互作用区磁场被压缩的物理预期。关键差异在于：其中一颗卫星记录到强烈的南向磁场分量，这直接驱动了地磁环电流指数的急剧下降；而另一颗卫星虽测到更强磁场，但因南向分量缺失，其预估的磁暴强度仅为约-100 nT。这一对比凸显，即使中等程度的观测视角偏差，也可能导致对地磁效应评估产生显著不确定性，这对空间天气预报的精度提出了严峻挑战。

深入分析显示，后方CME的行星际磁场手性与磁轴指向，均与其源区——活动区CME保持一致。而前方CME的磁轴则与源区暗条存在较大偏差，这种偏差可能源于暗条进入行星际空间后发生的扭折不稳定性，或是受到后方CME的挤压所致。相关的磁流体力学数值模拟也证实，两者相互作用后，磁场的拓扑结构会变得异常复杂。

这项研究系统性地重构了2024年10月特大地磁暴事件中，双CME从太阳源区爆发到行星际相互作用的完整物理链条。研究成果不仅为理解极端空间天气事件的触发机制提供了新的物理模型，更为未来提升此类事件的预报准确率，提供了关键的观测约束与理论依据。（青云）