地球并不是唯一一个充满了Aurora的发光大气现象的世界。实际上,在太阳系Aurora比赛中,明显的赢家将是。所谓的行星之王在太阳系中冠冕上了最强大的极光,永久绕过两根杆子。
因为它们仅在不可渗透的波长中发光,所以我们无法用肉眼看到它们,所以直到40年前才发现它们。从那以后,科学家一直想知道这些极光如何产生X辐射的周期性爆发。
现在,他们认为他们已经解决了。利用木星探测器朱诺和X射线空间天文台XMM-Newton的同时观察,由中国中国科学院的行星科学家中国科学院的行星科学家Yao领导的团队将X射线爆发与天然气巨头磁场线的振动联系起来。
这些振动会在沿磁场线传播的血浆中产生波,从而定期导致沉重的离子下雨并与木星的大气相撞,以X射线形式释放能量。
“我们已经看到木星生产X射线极光已有四十年了,但是我们不知道这是怎么发生的。我们只知道当离子坠入星球的气氛中时,它们是生产的,”天体物理学家威廉·邓恩(William Dunn)英国伦敦大学学院。
“现在,我们知道这些离子是由等离子体波传输的 - 即使类似的过程产生了地球自己的极光,但以前尚未提出的解释。因此,它可能是一种普遍的现象,存在于太空中许多不同环境中。”
在地球上,极光是由太阳吹入的颗粒产生的。他们与地球的磁场碰撞,地球的磁场将带电的颗粒(如质子和电子沿磁场线旋转)朝向杆子,在那里它们在地球上层大气中下雨,并与大气分子相撞。这些分子的产生电离产生了令人惊叹的舞蹈灯。
在木星上,有一些差异。如前所述,极光是恒定而永久的。那是因为颗粒不是太阳能,而是来自太阳系中最火山界的Jovian Moon IO。它是不断地脱掉二氧化硫,它立即通过与行星的复杂重力相互作用剥离,变得离子化并在木星周围形成等离子体的圆环。
然后是X射线脉冲。为了弄清楚它们的产生方式,研究小组使用Juno和XMM-Newton的同时观察到了地球,于2017年7月16日至17日进行了26小时。在这段时间里,木星大约每27分钟放开一次X射线爆发。
基于这些观察,团队将朱诺对等离子体的观察结果与XMM-Newton对X射线极光爆发的观察联系起来。通过计算机建模,他们确定了如何将两种现象联系起来。
团队得出的结论是,木星磁场中的压缩正在产生沿磁场线螺旋的氧气和硫离子的波,它们朝木星的杆子旋转,在那里它们下雨,与大气相撞,并产生X射线光的爆发。
这些波被称为电磁离子回旋子(或EMIC)波,它们具有也与闪烁的极光有关在地球上。
在这一点上,尚不清楚是什么驱动木星磁场中的压缩。这可能是太阳风的影响,重型材料的循环在Jovian磁层中,或磁层上的表面波,磁层和周围血浆之间的外边界。
然而,产生的压缩是相同的机制(EMIC波)与两个如此不同的世界上的极光排放相关的事实,表明它在太阳系以及超越的星系中可能很常见。
“现在,我们已经确定了这个基本过程,接下来可以研究它的可能性很多,”Yao说。
“可能发生类似的过程,,,,,海王星和可能的系外行星,带有不同类型的带电粒子“冲浪”波浪。”
结果表明,EMIC波可能在木星气氛的离子动力学中扮演着重要的,迄今未引起注意的角色,并且可以帮助我们更好地了解整个银河系的等离子体过程。
该研究已发表在科学进步。