西南研究所（SwRI）的迈克尔·斯塔基博士领导的一项最新研究，首次通过美国宇航局（NASA）的磁层多尺度（MMS）任务，提供了近地太阳风中拾起离子（PUIs）及其相关波活动的观测证据。MMS任务于2015年发射，部署了四艘航天器，旨在深入研究地球的磁层。
拾起离子是在中性粒子穿越日球层时，在太阳风中被电离后形成的。一旦带电，这些离子就会被太阳风的流动“拖拽”，并围绕局部磁场旋转，形成一种与普通太阳风粒子截然不同的等离子体群体。MMS的观测数据显示，拾起离子呈现出典型的速度分布，没有其他显著的离子或高能电子群体存在。通过结合MMS收集的磁场数据和描述拾起离子存在时波活动发展过程的理论模型，研究人员分析了波活动。
斯塔基博士指出：“这项研究的结果表明，拾起离子确实可以在近地太阳风中产生波，并强调了对这些过程进行更广泛统计研究的必要性。我们可能低估了拾起离子在近地太阳风加热和热化过程中的作用，这将对整个日球层太阳风动力学模型产生重大影响。” 通过对太阳风离子和拾起离子这两种成分进行单独建模，研究人员能够确定产生观测到波活动的具体离子群体。他们得出结论，这些波最有可能由氦和/或氢拾起离子产生，但由于仪器限制，未能确定具体的离子种类。
在距离太阳更远的地方，太阳风中拾起离子的相对密度会增加，通过波粒相互作用，它们在加热和热化过程中的作用也会被放大。在太阳系的边缘，拾起离子对太阳风的总动压力有显著贡献，影响着日震和“日鞘”区域的现象。斯塔基博士补充道：“在地球附近，拾起离子的强度相对较低，通常认为它们对太阳风中波粒相互作用的贡献可以忽略不计。如果这一假设不成立，那么目前关于太阳风在日球层演变的理论和模型就需要进行修正。”
这项研究发表在《地球物理学研究杂志：空间物理学》上。这些发现强调了研究太阳风及其与地球磁层相互作用的重要性，有助于我们更好地理解影响空间天气的过程，并保护对这些效应敏感的基础设施。值得注意的是，拾起离子在更广阔的日球层中扮演着更重要的角色，它们在距离太阳约10天文单位（AU）之外的区域，其内部压力甚至超过了太阳风和磁场本身的压力。这些离子主要通过星际中性原子与太阳风离子之间的电荷交换过程产生。新视野号探测器在距离太阳约47天文单位处进行的观测，揭示了拾起离子温度在2015年至2020年间的意外变化，并出现了一个显著的温度峰值，这表明拾起离子在日球层外围的动力学中发挥着关键作用。