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科學報 科學文摘 宇宙

只有地球擁有極光嗎?不是的,木星的極光毫不遜色


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更新日期:2022315
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朱諾號探測器的照片給行星科學家們帶來了意想不到的結果。

圖解:木星最大的衛星,木衛三,被卡西尼號捕獲。

研究木星高層大氣的行星科學家們在木星極光的亮點中發現了出乎意料的細節,這是由木星最大的兩個衛星木衛一和木衛三產生的。

圖解:哈伯太空望遠鏡的WFC3相機於2014年所拍攝到木星的真實色彩影像,可清楚看見木星南半球的大紅斑

地球的極光是南極光和北極光,看上去像閃閃發光的顏色帶,尤其是在極地冬天。但地球並不是唯一擁有極光的星球。“極光在太陽系中很常見。”意大利國家天體物理研究所行星科學家和天體物理學家亞歷山德羅·穆拉說。

圖解:木星上的極光。
三個亮點是由連接到木星衛星埃歐(在左邊)、佳裏美德(在底部)和歐羅巴(在最底部)的磁流量管創造的。此外,可以看見非常明亮,幾乎是圓型的區域,稱為主要的鵝蛋形,可以看見和弱極區極光。

地球、木星、土星、天王星和海王星都有極光。它們的極光是在帶電粒子撞擊被稱為電離層的行星大氣層的上部時產生的。

“它和霓虹燈沒什麼區別”穆拉說,“電子擊中氣體並激發它,然後氣體就會發光。”

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圖解:木星的極光。在左邊遠方的亮點是埃歐場線的終點;在圖片底部的斑點是甘尼米德和歐羅巴。

極光不僅可以從地面上看到,還可以從太空中看到,美國宇航局的木星軌道“朱諾號”航天器攜帶了一種名為“木星紅外極光貼圖”(JIRAM)的儀器,這儀器是專門為研究極光而設計的。

地球的月球在磁場之外,距離地球很遠,對我們的極光沒有任何影響。但是木星的磁場十分大,它的幾顆衛星就在磁場中。穆拉解釋說,這意味著磁場可以影響電子在該區域內的運動,將電子集中到一種產生“朱諾號”可見的極光足跡的模式上。

使用JIRAM來尋找這些足跡是穆拉和他的同事們一直想做的事情,盡管他們認為他們不會有太大的運氣。“它們真的很小。”他說。

但他們運氣好,第一次嘗試就發現了。在過程中,他們得到了一個驚喜。他們認為每個足跡都只是一個“大點”——這對試圖理解木星磁場的科學家來說是令人興奮的,但幾乎沒有夜間談話的內容。

反而,他們發現了更複雜的東西。例如,木衛一產生了一系列均勻分布的亮點,每個亮點的大小都與月球本身差不多。

“這真是出乎意料,我們還沒有一個明確的理論模型來解釋。”穆拉說。他指出這類似於從流動流體中的障礙物(如洋流中風力渦輪機的塔架)產生的湍流類型。

他說:“足跡的形狀顯然與造成足跡的交互作用有關。”但那只是個開始,有時木衛一的“尾巴”有叉狀或雙翼形狀。另一方面,木衛三在木星上空留下了兩個足跡,當它橫掃木星的時候其中一個跟著另一個。

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穆拉說,所有這些都告訴了我們一些關於產生極光的衛星的事情。他說,在木衛一的例子中,這顆衛星正在穿過木星的磁層,旋轉出帶電粒子的漩渦,最終撞擊到這顆巨型行星的高層大氣。

另一方面,木衛三是太陽系中最大的衛星,直徑近5300公裏,足以使它擁有自己的磁場。“這是唯一有自己磁場的衛星”穆拉指出。

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他說,因為這個磁場位於木星的範圍內,木衛三的足跡反映了它的磁層的形狀。

“基本上,我們有一個遠距離的木衛三的磁層圖像。”他解釋說。

澳大利亞悉尼新南威爾士大學行星天體物理學家Lucyna Kedziora-Chudcze說,這一發現證明了朱諾號以前所未有的分辨率研究木星的能力。

她自己的工作包括用地面望遠鏡研究木星的極光。“這張詳細的圖片讓我可以把我的觀察結果放在文中。”她說。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. 牽舟- cosmosmagazine

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