图 1火星、地球和月球特征参数对比。https://mars.nasa.gov/all-about-mars/facts/

2015年4月1日，MAVEN卫星观测到一次剧烈的向阳侧电离层等离子体损失事件（图2）。相较于前一天的平静期状态，电子密度在260km高度以上下降了几个数量级，同时电子温度提高至2倍以上。与电离层等离子体的剧烈损失相伴发生的是具有锯齿状波形的、准垂直传播的、大振幅磁声波。这一事件并不孤立，相伴发生的大振幅磁声波和电离层消融现象被MAVEN卫星多次观测到，更早的火星探测卫星Mars Global Surveyor (MGS)也曾在电离层中多次观测到类似的磁声波现象。这种磁声波是否以及如何促使火星电离层消融仍然是一个开放的科学问题。

图 2 火星电离层环境：(a) 氧原子和分子离子密度；（b）电子密度；（c）电子温度；（d，e）磁场矢量。实线代表2015年4月1日观测结果，灰色圆圈代表前一天的平静期观测，灰色实线代表Chapman密度模型和双曲正切温度模型。

     近地空间物理探测与研究团队苏振鹏教授课题组，基于MAVEN卫星观测数据和等离子体波动不稳定性理论，研究了磁声波与火星电离层带电粒子的共振相互作用。研究发现：（1）由于频率明显偏离离子回旋频率和其谐频且传播方向准垂直于背景磁场，磁声波很难与低于逃逸能量的氧原子和分子离子发生回旋共振作用，无法直接将火星电离层热离子加速至逃逸能量；（2）磁声波能够与热（>0.01-0.1 eV）电子发生朗道共振，有望直接加热火星电离层电子。更多的估算显示，在几十分钟时间尺度上，大振幅磁声波能够将火星电离层电子温度提高2倍以上，有望将平行于磁力线方向的双极电势提升至1.4V（对应的势能相当于氧逃逸能量的73%）以上，进而有效地促进电离层等离子体的逃逸损失（图3）。当前研究提供了一种火星电离层等离子体逃逸损失的新候选机制，未来需要更多的理论、观测和模拟研究以更加全面地评估该机制的贡献。