月球通常被认为几乎缺乏全球性磁层保护，太阳风可直接作用于其表面并影响月壤环境。但长期观测显示，月球部分区域会出现被称为“月球外部磁场增强”（LEMEs）的局部磁场突增现象，部分事件的磁场强度可达到背景磁化水平的10倍，并且增强信号可在月表上方较高高度被航天器探测到。

台湾中央大学赖淑华及其同事近日在《天体物理学快报》发表论文，提出LEMEs很可能由一种新型的开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）引起。KHI是一种常见的流体与等离子体不稳定过程，当两股介质以不同速度相对滑动产生速度剪切时，边界层可能出现波动、涡旋等结构。

研究团队指出，在LEMEs相关场景中，太阳风会与由月壤中磁性物质形成的局部“迷你磁层”发生相互作用。此前研究通常认为，这种相互作用触发的KHI主要局限在两者交界处，难以解释为何磁场增强能够向上延伸至数百公里高度并被探测到。

为解决这一矛盾，研究人员认为以往对KHI的处理在数学描述上采用了较为简化的形式，可能低估了边界层不稳定性向外发展的能力。该团队改用KHI的“非线性”分支模型，并据此开展非线性磁流体动力学模拟，以更贴近迷你磁层与太阳风交界处的实际等离子体过程。

模拟设置中，研究人员构建了三个代表不同太阳风速度的“案例”，对应不同的KHI状态。结果显示，在两个较高风速案例下，系统进入“冲击主导”的KHI状态，可形成快速向上传播的磁场冲击波，其特征与航天器在LEMEs事件中积累的观测结果高度一致。

在较低太阳风速度条件下，模拟得到“涡旋主导”的KHI状态。研究称，该状态仍可在边界层附近将局部磁场增强至环境水平的30至40倍；同时，近地表涡旋引发的波动仍可向上传播进入更高密度等离子体区域，并在更高高度产生次级波动。

论文还报告称，模拟结果与1998年月球探测者号（Lunar Prospector）获取的部分观测数据相符。研究团队据此认为，非线性KHI机制能够生成与LEMEs观测相匹配的磁场结构，并可在同一框架下解释不同类型的磁场冲击与涡旋特征。

研究人员同时指出，该机制的适用范围可能不局限于月球。论文提到，类似过程或也可能发生在火星：来自MAVEN任务的观测已确认KHI可在火星等离子体环境中形成，而火星地壳同样存在与月球相似的磁异常区域，可能以相近方式与太阳风相互作用。