极光——地球高层大气中电离粒子的舞动光芒——并不是我们星球所独有的。
人们发现这种现象在除太阳系外的所有其他行星的大气层中都闪烁。汞。 甚至木星木卫三和木卫二的卫星都有极光。
直到现在,还从未在彗星上发现过极光。
但是,在对罗塞塔航天器收集的数据进行的一项新分析中,观察到彗星 67P Churyumov-Gerasimenko (67P/CG) 周围的空间发出远紫外线极光辐射。
“我研究地球极光已有五十年了,”西南研究所的物理学家吉姆·伯奇说。
“在缺乏磁场的 67P 周围发现极光是令人惊讶和迷人的。”
极光是由大气中带电粒子的激发产生的。
例如,在地球上,太阳风吹入磁层并与那里的带电粒子相互作用。
这些粒子像雨点一样落入高层大气,并沿着磁力线汇集到两极,在那里它们表现为波纹状的光幕。
不过,它在不同的身体上的作用有所不同。 的极光木卫三和欧罗巴是通过与木星磁场相互作用而产生的。
金星据我们所知,它本身不存在磁场,但与太阳风的相互作用会产生足以引发极光的磁场。
火星大气层极其稀薄,但其微弱的磁场却能支持极光。
木星的永久极光不是由太阳风引起的,而是一些神秘机制尚待发现。
而同时土星主要的极光环似乎是太阳风产生的,它有斑块吗? 是不可预测的。这也依然是个谜。
67P/CG 彗星甚至没有借来的磁场。 但它确实有一种大气层——一种被称为彗发的气体包层,当活跃彗星距离太阳足够近时,彗发就会包围住彗核,从而使其中的冰升华。
正是在昏迷状态下,罗塞塔号宇宙飞船上的爱丽丝仪器上的远紫外(FUV)光谱仪检测到了远紫外光的辉光。
爱丽丝的离子和电子传感器(IES)发现了一个更大的惊喜——来自太阳风的电子。
“最初,我们认为 67P 彗星的紫外线发射是一种被称为‘日光’的现象,这是由太阳光子与彗星气体相互作用引起的过程,”西南研究院天文学家乔尔·帕克说。
“我们惊讶地发现,紫外线发射是极光,不是由光子驱动的,而是由太阳风中的电子驱动的,这些电子分解了彗发中的水和其他分子,并在彗星附近的环境中加速。由此产生的激发原子使这种独特的光。”
研究小组模拟了一颗微弱排气的彗星,发现彗星周围的行星际磁场线足以提供一条路径,将太阳风电子加速进入由彗星等离子体产生的彗核周围电场产生的势阱。
然而,由于彗星没有自己的磁场,因此极光本身是弥散的,这与地球和火星上由太阳风激发产生的包含极光形成鲜明对比。
研究人员表示,加速过程和激发过程的结合使得67P/CG彗星的极光迄今为止在太阳系中是独一无二的。
这一发现可能为了解整个太阳系中极光是如何产生的提供新线索。
但彗星极光可以用作了解太空天气的工具。 通过探测距太阳不同距离的辉光,天文学家可以了解更多有关太阳风中电子变化的信息。
彗星还能变得更神奇吗?
该研究发表于自然天文学。