近日，武汉大学地球与空间科学技术学院倪彬彬教授课题组在木星磁层与木卫一相互作用及其动力学过程研究方面取得进展。相关成果在线发表于Science Bulletin（科学通报，影响因子18.8）。地球与空间科学技术学院博士研究生龙敏义和教授倪彬彬担任共同第一作者，倪彬彬、德国马普太阳系研究所研究员Elias Roussos、中山大学教授肖智勇和武汉大学副教授曹兴为共同通讯作者，武汉大学地球与空间科学技术学院为第一署名单位。
研究成果题为“Long-term enhancing of Jupiter’s electrostatic waves as diagnostic of Io’s mass loading activity”,通过详细分析Galileo和Juno两颗木星探测卫星提供的等离子体波动和能量粒子长期观测数据，发现木星磁层中的静电电子回旋谐波在木卫一（Io）轨道附近显著增强，且与热电子通量的时空变化具有强相关性。由于木星磁层热电子的分布受木星等离子体环和冷热等离子体交换不稳定性过程的强烈影响，而后者又与木星等离子体的主要来源——木卫一的质量加载活动联系密切，因此，上述数据分析结果可为木卫一质量加载活动影响木星磁层粒子和波动环境提供重要观测证据。
为进一步探究背后的物理机制，课题组联合国际研究团队开展了数值建模和理论分析研究。结果表明，木卫一增强的等离子体释放行为能强化木星磁层交换不稳定性过程，促使能量电子加速向木星内磁层区域迁移，进而为静电电子回旋谐波的激发和增长提供自由能。这一研究揭示了“木卫一的质量加载——木星磁层的交换不稳定性过程——木星内磁层的能量电子和波动增强现象”之间的内在关系和动力学耦合机制。
基于此，该研究提出了一种具有创新性的遥感反演设想，即：通过监测木星磁层中静电波的强度变化，推测木卫一通过质量加载过程释放等离子体的活跃程度，而这些活动可能与木卫一的火山爆发活动相联系。因此，该成果不仅能为木星及其卫星系统的探测任务提供新的科学视角，也有望为巨行星磁层遥感与等离子体环境诊断提供重要手段。
据悉，该研究由武汉大学牵头，联合德国马普太阳系研究所、加拿大纽芬兰纪念大学、法国国家科学研究中心、香港大学、中山大学、南方科技大学等国内外多家科研单位合作完成。研究团队长期致力于地球与行星磁层、巨行星及其卫星系统、空间波粒相互作用、辐射带动力学等方向的前沿探索，在行星磁层空间环境数据分析、数值建模和理论研究方面取得了一系列重要成果。
该研究工作得到了国家自然科学基金青年学生基础研究项目（博士研究生）、杰出青年科学基金和卓越研究群体（原基础科学中心项目）、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和湖北省自然科学基金的支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927325003093#ak005
