美国宇航局火星大气与挥发物演化探测器（MAVEN）的最新观测显示，一种此前仅在行星磁层中被识别的等离子体现象——Zwan-Wolf效应——正在火星高层大气中出现，并对这颗行星的电离层结构产生影响。

罕见效应首次在行星大气中被确认

Zwan-Wolf效应最早于1976年被发现，此前观测记录仅限于行星磁层环境。该效应表现为带电粒子沿被称为“磁通管”的磁结构被挤压并喷出，被研究人员形象地比作“牙膏被从管中挤出”。

最新研究显示，这一效应并非地球磁层所独有，而是在火星电离层中被MAVEN探测器捕捉到。相关成果已发表于本周的《自然通讯》杂志。

观测来自一次强烈太阳风暴

研究团队介绍，MAVEN在火星电离层——位于大气层约200公里以下、富含带电粒子的区域——中记录到了这一现象。与拥有全球磁场的地球不同，火星缺乏整体性的行星磁场，仅存在由太阳风与电离层相互作用产生的感应磁层，其规模和形状会在强烈太阳风和空间天气事件期间发生显著变化。

西弗吉尼亚大学研究员克里斯托弗·福勒（Christopher Fowler）博士表示，他是在检查MAVEN数据时首先注意到异常信号的。

“在研究MAVEN数据时，我突然注意到一些非常有趣的波动，”福勒说，“我从未想过这会是这种效应，因为此前从未在行星大气中观测到过。”

研究显示，这些波动出现在一场强烈太阳风暴冲击火星期间。团队认为，Zwan-Wolf效应可能在火星电离层中长期存在，但在平常情况下信号强度低于MAVEN仪器的探测阈值；此次空间天气事件的冲击似乎放大了该效应，使其得以在数据中显现。

多仪器联合分析锁定“元凶”

研究人员最初是在MAVEN飞越火星大气层时的磁场测量中发现异常波动。为解释这一现象，团队对多台机载仪器的数据进行了联合分析，其中包括对电离层带电粒子环境的测量。

福勒表示，进一步调查揭示了更多“奇异且有趣”的数据特征。经过对多种可能机制的排查，研究团队最终将这些特征归因于Zwan-Wolf效应，并认为这一机制可以统一解释观测到的全部信号。

“没人预料到这种效应竟然会出现在大气层中，”福勒说，“这引入了我们尚未探索的有趣物理现象，以及太阳和空间天气改变火星大气动力学的新途径。”

或为无全球磁场天体提供新线索

研究人员指出，理解火星电离层中的Zwan-Wolf效应，有助于深化对空间天气如何影响这颗行星的认识，并可能为研究其他缺乏全球磁场的天体（如金星和土卫六）上的类似过程提供参考。

团队还表示，此类观测强调了评估大型空间天气事件如何驱动火星及其周边环境变化的重要性，这些变化可能关系到火星表面或近火星空间资产的安全与运行。

MAVEN首席研究员、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）研究员香农·库里（Shannon Curry）博士表示：“了解空间天气与火星的相互作用至关重要。MAVEN团队持续利用我们的数据集取得新发现，揭示我们的恒星与红色星球之间的联系。”

据介绍，本次研究由C.M. Fowler等人完成，论文题为《火星电离层中Zwan-Wolf效应的探测》，发表于《自然通讯》2026年第17卷第4224号，DOI为10.1038/s41467-026-72251-9。