就像地球有壯觀的極光一樣,太陽系的其他行星也有自己版本的大氣光秀。
木星事實上,它擁有太陽系中最強大的極光——我們的肉眼看不見,但在紫外線波長下發出明亮的光。
由於木星與地球截然不同,科學家們投入了大量精力來了解是什麼驅動了這些令人難以置信的大氣現象 - 他們剛剛得到了一條新線索。感謝朱諾軌道飛行器,我們現在第一次觀察到木星神秘的極光黎明風暴的爆發。
木星的極光是由持續不斷的高能量電子雨產生的大部分被剝奪了從艾歐的大氣層。它們沿著磁力線加速到達木星兩極,在那裡它們落入高層大氣並與氣體相互作用產生輝光。
這與地球的極光不同,地球的極光是由太陽風的粒子產生的。與地球的極光不同的是,木星的極光是永久性的,並且表現得截然不同。
其中一個行為是黎明風暴 - 黎明時極光強烈變亮和變寬,於 1994 年首次觀察到。諾號探測器抵達現場。
“從地球上觀察木星的極光並不能讓你看到木星兩極的夜面,”天文學家 Bertrand Bonfond 解釋道比利時列日大學。
「其他太空船——航行者號、伽利略號、卡西尼號——的探索都是從相對較遠的距離進行,並且沒有飛越兩極,因此他們無法看到完整的情況。這就是為什麼朱諾號數據是真正的遊戲規則改變者,讓我們能夠更好地了解情況。
黎明風暴的出現。 (NASA/JPL-加州理工學院/SwRI/UVS/ULiège/Bonfond)
黎明風暴確實是個東西。它們從木星的夜晚一側開始,在黎明時分旋轉進入視野,將木星的極光轉變為熾熱的紫外線燈塔,發出數百至數千吉瓦的光——至少是普通木星極光能量的 10 倍。它們會持續幾個小時,然後才消退到更正常的能量水平。
由於這兩顆行星的極光之間存在如此大的差異,因此預計產生黎明風暴的過程將不同於地球極光中看到的任何過程。然而,令人驚訝的是,朱諾號紫外光譜儀的數據看起來出奇地熟悉。
“當我們觀察整個黎明風暴序列時,我們不禁注意到木星的黎明風暴極光與一種稱為亞暴的地球極光非常相似,”said astronomer Zhonghua Yao列日大學。
地球上的極光亞暴令人驚嘆不已。當地球磁層受到電流幹擾時,就會發生這種情況,導致能量爆炸性地釋放到電離層中。在那裡,能量以複雜的舞動極光的形式消散,可持續數小時。
亞暴受到太陽風和行星際磁場方向的強烈影響。但地球磁層主要是與太陽風的相互作用。木星充滿了從木衛一剝離的等離子體,這是由木星的位置控制的。
根據研究小組的分析,木星的極光黎明風暴是受到木衛一等離子體溢出的影響,而不是太陽風;但結果是一樣的,磁層的擾動導致能量的爆炸性釋放。
在這兩種情況下,等離子體和能量的累積逐漸增加系統的不穩定性,直到爆炸——極光風暴。
這只會增加我們對兩顆行星上的極光過程的了解,並可以幫助我們在未來更好地了解其他天體上的極光——包括褐矮星,它們已經足夠強的極光跨越星際空間進行探測,即使它們距離恆星還很遠。
“雖然地球和木星極光的‘引擎’非常不同,但首次顯示兩個系統之間的聯繫使我們能夠識別普遍現象,並將它們與每個行星的特殊性區分開來,”姚說。
“地球和木星的磁層通過非常不同的機制儲存能量,但當這種積累達到臨界點時,這兩個系統會以驚人相似的方式爆炸性地釋放這種能量。”
該研究發表於AGU進展。