地球并不是唯一一个装饰着极光这一发光大气现象的世界。事实上，在太阳系极光竞赛中，明显的获胜者将是。所谓的行星之王拥有太阳系中最强大的极光，永久地围绕着它的两极旋转。
因为它们只发出不可见波长的光，我们无法用肉眼看到它们，所以直到 40 年前它们才被发现。从那时起，科学家们就想知道这些极光如何产生周期性的 X 辐射爆发。
现在，他们认为他们已经解决了这个问题。中国科学院行星科学家姚中华领导的研究小组利用木星探测器朱诺号和X射线太空天文台XMM-牛顿的同步观测，将X射线爆发与这颗气态巨星磁场线的振动联系起来。
这些振动在等离子体中产生沿着磁场线传播的波，周期性地导致重离子降落在木星的大气层上并与之碰撞，以 X 射线的形式释放能量。
“四十年来，我们一直看到木星产生 X 射线极光，但我们不知道这是如何发生的。我们只知道它们是在离子撞击木星大气层时产生的，”天体物理学家威廉·邓恩解释说英国伦敦大学学院。
“现在我们知道这些离子是通过等离子体波传输的——这是一种以前从未提出过的解释，尽管类似的过程会产生地球自己的极光。因此，它可能是一种普遍现象，存在于太空中许多不同的环境中。”
在地球上，极光是由从太阳吹来的粒子产生的。它们与地球磁场发生碰撞，地球磁场将质子和电子等带电粒子沿着磁场线飞向两极，然后降落在地球的高层大气上并与大气分子发生碰撞。这些分子的电离产生了令人惊叹的舞动灯光。
在木星上，存在一些差异。如前所述，极光是持续不断的。这是因为这些粒子不是来自太阳，而是来自木星卫星木卫一，这是太阳系中火山最多的世界。它是不断喷出二氧化硫，它通过与行星的复杂引力相互作用立即被剥离，被电离并在木星周围形成等离子体环。
然后是 X 射线脉冲。为了弄清楚它们是如何产生的，研究小组利用朱诺号和 XMM-牛顿号于 2017 年 7 月 16 日至 17 日进行的同步观测，对这颗行星进行了总共 26 个小时的观测。在此期间，木星大约每 27 分钟就会发出一次 X 射线爆发。
基于这些观察，研究小组将朱诺号对等离子体的观察与XMM-牛顿对X射线极光爆发的观察联系起来；通过计算机建模，他们确定了这两种现象如何联系起来。
研究小组得出的结论是，木星磁场中的压缩正在产生氧和硫离子波，这些离子波沿着磁场线螺旋向木星两极飞去，在那里它们如雨点般落下，与大气层碰撞，并产生X射线爆发。
这些波称为电磁离子回旋波（或 EMIC），它们具有也与闪烁的极光有关在地球上。
目前还不清楚是什么驱动了木星磁场的压缩。可能是太阳风的影响重物料循环木星磁层内，或磁层顶上的表面波，磁层与周围等离子体之间的外边界。
不管压缩是如何产生的，事实上，相同的机制——EMIC波——与两个截然不同的世界上的极光发射有关，这表明它可能在太阳系以及更远的星系中相当普遍。
“现在我们已经确定了这个基本过程，下一步研究它有很多可能性，”姚说。
“类似的过程可能发生在,、海王星，可能还有系外行星，不同种类的带电粒子在波浪中‘冲浪’。”
结果表明，EMIC 波可能在木星大气层的离子动力学中发挥着重要的、迄今为止未被注意到的作用，并且可以帮助我们更好地了解整个星系的等离子体过程。
该研究发表于科学进步。
