Vlasiator 是一個模擬近地空間的超級計算機模型，它揭示了近地空間的等離子體爆發受到磁性重聯和動力學不穩定性的雙重影響。雖然理論界長期以來一直在爭論其原因，但Vlasiator 的6D 建模表明，這兩種理論同時存在並發揮作用。這一見解對於航天器設計、進一步研究和加強空間天氣預測至關重要。

近地空間的等離子體爆發。赫爾辛基大學的Vlasiator 模型證明，磁性重聯和動力學不穩定性都是近地空間等離子體爆發的原因，為空間研究和技術提供了重要啟示。圖片來源：Jani Närhi

近地空間的等離子體爆發是如何形成的？赫爾辛基大學設計的用於模擬近地空間的模型Vlasiator 證明，關於爆發發生的兩個核心理論同時有效：磁重聯和動能不穩定性都可以解釋爆發。

等離子體或快速等離子體噴發發生在磁層的夜側。等離子體爆發也與極光突然變亮有關。赫爾辛基大學的空間物理學研究小組利用Vlasiator 模型，研究並模擬了這些難以預測的近地空間爆發現象。

赫爾辛基大學計算空間物理學教授米娜-帕爾姆羅斯（Minna Palmroth）說：”與等離子體相關的現象會造成最強烈但最難以預測的磁場干擾，例如會造成電網干擾。這些爆發每天都會在磁層的’尾部’發生，規模大小不一。”

最近被授予哥白尼獎章的帕姆洛特也是可持續太空卓越研究中心的主任，同時也是Vlasiator 模擬的主要研究者。

帕姆羅斯說：”導致等離子體的一系列事件是空間物理學中存在時間最長的懸而未決問題之一：自20 世紀60 年代以來，人們一直在尋找解決方案。為了解釋事件的過程，人們提出了兩種相互競爭的思路，第一種思路認為，磁重聯將磁尾的一部分分離成了質點。另一種解釋認為，動能不穩定性破壞了維持磁尾的電流片（寬而薄的電流分佈），最終導致質點彈射。關於這兩種現象的主要性的爭論已經持續了幾十年。”

現在看來，因果關係實際上比以前理解的更為複雜。Vlasiator 模擬需要一台超級計算機的處理能力，它首次以六維方式模擬了近地空間，其規模相當於磁層的大小。6 維建模成功地描述了兩種範式所依據的物理現象。

帕姆羅斯說：”這是一項艱鉅的技術挑戰，沒有人能夠建立模型。這一成就的背後是10 多年的軟件開發。因此，這項研究能夠證明磁重聯和動力學不穩定性都能解釋磁尾的功能。與這些看似矛盾的理論相關的現象實際上同時發生。”

這一發現有助於理解等離子體爆發是如何發生的。這有助於設計航天器和設備，觀測這些事件以開展進一步研究，並通過增進對近地空間的了解來提高空間天氣的可預測性。

這些發現最近發表在著名期刊《自然地球科學》上。