朱諾號探測器對木星極光的新發現

周一· 最新發現 | 周二 · 牧夫專欄

周四 · 觀測指南 | 周五 · 深空探測

周六 · 星空的詩 | 周日 · 天文周曆

2016年12月11日，朱諾號宇宙飛船接近木星時，通過「朱諾紫外成像光譜儀」重現了木星極光的圖像

對科學家們而言，即使經過了幾十年的研究，木星的大氣層至今仍然是一個謎。和木星的體積一致，它的大氣層也是太陽系中最大的。木星大氣層的海拔高度超過5000千米，在溫度和壓力的條件下存在極限。最重要的是，這個星球的大氣有著太陽系中最強的極光。

研究極光現象一直是朱諾號探測器於2016年7月5日到達木星的主要目標之一。然而，在分析了探測器儀器收集到的數據之後，約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(JHUAPL)的科學家們驚訝地發現，木星強大的磁暴的來源與地球上的磁場並不相同。

《木星強極光中的離散和寬頻段電子加速》最近發表在科學期刊《自然》上，論文詳細描述了這項研究的發現。由應用物理實驗室的科學家巴里·莫克(Barry Mauk)領導的研究小組分析了朱諾號的紫外線光譜圖(UVS)和木星高能粒子探測儀(JEDI)收集的數據來研究木星的極地區域。

朱諾紫外分光儀的紫外極光圖像

與地球一樣，在木星上，極光是強輻射和木星磁場作用的結果。當這個磁層與帶電粒子保持一致時，它就會加速電子向大氣中的高能級。在研究朱諾號數據的過程中，JHUAPL團隊觀察了在高達40萬電子伏特的能量水平上電子向木星大氣加速運動的信號。

這大約是地球所經歷的10~30倍，在地球上只需要幾千伏的電壓，就能產生最強烈的極光。考慮到木星擁有太陽系中最強大的極光，研究小組在行星大氣層內發現如此強力並不奇怪。然而，令人驚訝的是，它並不是來源於這強烈的極光。

正如這項研究的主要作者巴里·莫克博士在JHUAPL的新聞稿中解釋的那樣：

「在木星上，最明亮的極光是由某種我們不太了解的湍流加速過程引起的。」我們最新的數據顯示，隨著極光產生的能量密度越來越強，這個過程變得不穩定，與此同時新的加速過程也開始了。我們對此將持續關注數據的變化。」

朱諾號對木星極光的解讀

這些發現可能對木星的研究有重要的影響，因為木星的組成和大氣動力學一直保持著神秘。它也對發現太陽系外的氣態巨行星和行星系統有指示作用。近幾十年來，對這些系統的研究已經發現了數百個從海王星大小到木星大小的氣體巨行星(又稱「超級木星」)。

這些氣態巨行星在軌道上也表現出了巨大的變化，從離它們各自的恆星非常接近到非常遠。通過研究木星加速帶電粒子的能力，天文學家將能夠對空間天氣、輻射環境以及它們對太空任務構成的風險做出更多有根據的猜測。

來源：ESO/L. Fletcher

這不僅將在木星未來的任務上派上用場，也可能有助於深空探索，甚至是星際空間探索。巴里·莫克解釋說:

「我們在木星極光區域觀測的高能量是強大的。這些產生極光的高能粒子是理解木星輻射帶的一部分，這對朱諾和即將到來的飛船任務構成了挑戰。圍繞輻射的衰弱效應的工程一直是航天器工程師在設計任務中的挑戰。我們的研究，以及來自美國宇航局的范艾倫探測器和正在探索地球磁氣圈的多尺度磁層衛星（MMS），將使我們得到許多關於太空環境的知識，以及在惡劣的太空環境中保護宇宙飛船和宇航員的知識。對比木星和地球的過程，在驗證行星物理學如何運作方面是非常有價值的。」

在朱諾號計劃於2018年2月完成之前，探測器很有可能揭示出木星的組成、重力場、磁場和極地磁層的方方面面。在此過程中，它將解決長期存在的關於行星如何形成和演化的謎團，這也將為太陽系和外太陽系的歷史提供線索。

內容選自：universetoday

翻譯：GLA

牧夫新媒體編輯部

◢ 打賞是美德 ◣

打完賞記得加牧夫君好友：aimufu