BepiColombo号在2023年6月飞掠水星时，遇到了这颗小行星磁场中的各种特征。这些测量提供了一个诱人的神秘味道，当它到达太阳系最里面的行星的轨道时，任务将进行调查。

　　和地球一样，水星也有磁场，尽管水星表面的磁场弱100倍。尽管如此，这个磁场在太空中雕刻出一个气泡，称为磁层，它可以缓冲太阳吹出的连续粒子流，即太阳风。

　　因为水星的轨道离太阳很近，太阳风与磁层甚至行星表面的相互作用比地球上的要强烈得多。探索这个气泡的动力学和其中包含的粒子的特性是BepiColombo任务的主要目标之一。

　　“比皮科伦坡”号将于2026年飞掠地球、金星和水星，以调整其速度和轨道，使其能够进入环绕水星的轨道。目前“堆叠”的航天器将分离并部署两个科学轨道-欧空局领导的水星行星轨道器(MPO)和jaxa领导的水星磁层轨道器(MMO，或Mio) -进入互补轨道，以实现必要的双航天器测量，以描绘水星动态环境的完整图景。

　　当宇宙飞船在飞越水星的过程中加速经过水星时，它的许多科学仪器都能够偷偷地预览即将到来的令人兴奋的科学。此外，这些飞掠提供了地球周围地区的独特见解，这些地区无法从轨道上直接进入。

　　Lina Hadid，前欧空局研究员，现就职于巴黎天文台等离子体物理实验室，在2023年6月19日的飞越中使用了水星等离子体粒子实验(MPPE)设备，这是BepiColombo六次水星重力辅助中的第三次，在很短的时间内建立了一幅令人印象深刻的地球磁场景观图片。

　　哈迪德是MPPE的首席合作研究员，也是其中一种仪器——质谱分析仪的负责人。她与前仪器负责人Dominique Delcourt共同撰写了发表在《通信物理学》上的论文。

　　“这些飞掠速度很快;我们在大约30分钟内穿越了水星的磁层，从黄昏到黎明，距离地球表面最近的距离只有235公里，”她说。“我们对粒子的类型、它们的温度以及它们的运动方式进行了采样，使我们能够在这段短暂的时间内清楚地绘制出磁场景观。”

　　哈迪德和她的同事们将贝皮科伦坡的测量结果与计算机建模结合起来，根据探测到的粒子的运动来确定它们的起源，从而勾勒出磁层中遇到的各种特征。

　　“我们看到了预期的结构，比如自由流动的太阳风和磁层之间的‘激波’边界，我们还穿过了等离子体层两侧的‘角’，这是一个更热、更密集的带电气体区域，像尾巴一样从远离太阳的方向流出。但我们也有一些惊喜。”

　　Delcourt说:“我们发现了一个所谓的低纬度边界层，它是由磁层边缘的湍流等离子体区域定义的，在这里我们观察到的粒子的能量范围比我们以前在水星上看到的要宽得多，这在很大程度上要归功于专为水星复杂环境设计的质谱分析仪的灵敏度。”

　　“BepiColombo将能够比以往更详细地确定水星磁层的离子组成。”

　　哈迪德补充说:“我们还观察到赤道附近和低纬度地区的高能热离子被困在磁层中，我们认为唯一的解释方法是通过环电流，要么是部分环，要么是完整环，但这是一个有很多争议的领域。”

　　环电流是被困在磁层中的带电粒子携带的电流。在距离地球表面数万公里的地方有一个众所周知的环电流。在水星上，粒子是如何被困在距离行星几百公里的地方的还不太清楚，尤其是当磁层被压扁在行星表面的时候。一旦MPO和Mio开始全职收集数据，这场争论可能会得到解决。

　　哈迪德和她的同事还观察到宇宙飞船与周围空间等离子体的直接相互作用。当宇宙飞船被太阳加热时，它无法探测到较冷的重离子，因为宇宙飞船本身带电并排斥它们。

　　但是当宇宙飞船穿过行星的夜侧阴影时，电荷就不同了，突然间，一大片冷等离子离子就出现了。例如，宇宙飞船探测到氧、钠和钾离子，这些离子很可能是通过微陨石撞击或与太阳风的相互作用从火星表面飞出的。

　　“这就像我们突然看到火星表面的成分在3D中‘爆炸’，穿过这颗行星非常薄的大气层，也就是它的外逸层，”德尔考特说。“开始看到行星表面和等离子体环境之间的联系真的很令人兴奋。”

　　JAXA的BepiColombo项目科学家Go Murakami说:“在这次罕见的从黄昏到黎明对水星磁层大规模结构的扫描中，我们已经尝到了未来发现的希望。”

　　欧空局BepiColombo项目科学家Geraint Jones补充说:“这些观测强调了两个轨道飞行器和它们的辅助仪器的必要性，以告诉我们完整的故事，并建立一个完整的图像，说明磁场和等离子体环境是如何随时间和空间变化的。”

　　“我们迫不及待地想知道BepiColombo将如何影响我们对行星磁层的更广泛理解。”

　　与此同时，科学家们已经在深入研究上个月第四次近距离飞越水星时获得的数据，而飞行控制人员正在为最后两次背靠背的飞越做准备，分别定于2024年12月1日和2025年1月8日。