以其壮观而闻名黎明，在很大程度上要感谢朱诺轨道飞行器和最近的图片采取的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）。 与地球一样，这些令人眼花缭乱的景象是带电太阳粒子与木星磁场和大气相互作用的结果。
多年来，天文学家还在木星最大的卫星（又名“木星”）的大气层中发现了微弱的极光。伽利略卫星”）。在这种情况下，这些也是木星磁场与卫星大气层发出的粒子之间相互作用的结果。
探测这些微弱的极光一直是一个挑战，因为从卫星表面反射的阳光完全消除了它们的光特征。 在一个最近的一系列论文由波士顿大学和加州理工学院领导的一个团队（在美国宇航局的支持下）观察了伽利略卫星进入木星阴影的情况。
这些观察结果表明艾奥、木卫二、木卫三和木卫四它们都在大气中经历过氧气极光。 此外，这些极光呈深红色，几乎比我们在地球上看到的熟悉的绿色图案亮 15 倍。
研究小组包括来自以下国家的天文学家空间物理中心波士顿大学 (CSP)地质与行星科学部加州理工学院 (GPS)大气与空间物理实验室(LASP) 科罗拉多大学，地球与行星科学在加州大学伯克利分校，大型双筒望远镜天文台（LBT），西南研究院（瑞士研究院）行星科学研究所（PSI），波茨坦莱布尼茨天体物理研究所（AIP），以及美国宇航局戈达德太空飞行中心。
这两项研究的标题是“木卫二、木卫三和木卫四的光学极光“ 和 ”木星阴影中木卫一的光学极光” 出现在 2 月 16 日的《行星科学杂志。
该团队的观察结合了凯克天文台的数据高分辨率阶梯光栅光谱仪（HIRES）具有高分辨率光谱大型双筒望远镜（LBT）和阿帕奇角天文台（军邮局）。
这些观测的时间安排在木卫一、木卫二、木卫三和木卫四进入木星阴影时，以避免它们表面反射的阳光的干扰。 这些数据揭示了有关卫星大气成分的宝贵信息，其中包括氧气（正如预期的那样）。
加州理工学院教授凯瑟琳·德克莱尔 (Katherine de Kleer) 是两篇论文之一的主要作者，她在凯克天文台进行了解释新闻稿:
“这些观测很棘手，因为在木星的阴影下，卫星几乎是看不见的。微弱的极光发出的光是我们将望远镜指向正确位置的唯一确认。不同颜色的极光的亮度告诉我们什么这些卫星的大气层可能是由分子氧组成的，就像我们在地球上呼吸的那样，可能是冰冷的月球大气层的主要成分。”
所有四个伽利略卫星都显示出相同的氧极光，类似于我们在北极光和澳大利亚人（这北极光和南极光）在地球上。
就木卫二、木卫三和木卫四来说，它们大气中的氧气含量是由于光解作用造成的，光解作用是水冰升华并在太阳辐射的作用下分解成氢气和氧气的过程。 在木卫一的例子中，氧气是由二氧化硫（从其表面的许多火山喷出）与太阳辐射相互作用形成一氧化硫和元素氧产生的。
但由于它们的大气层稀薄得多，这些氧气会发出深红色的光，并且（对于木卫二和木卫三）会发出红外波长的光？ 后者是人眼无法察觉的。
由于木卫一的火山活动，氯化钠和氯化钾等盐也存在于大气中，它们也会被太阳辐射分解。 这导致木卫一上的极光发出黄橙色光芒（由钠引起）并发出红外线（由钾引起）。
这是天文学家第一次在这些卫星的大气层中观察到这种红外光。 更重要的是，新的测量还揭示了极少的水蒸气证据，此前人们认为水蒸气是木卫二、木卫三和木卫四大气中的一个组成部分。
理论上，这三颗卫星的冰冷表面下都有内部海洋，甚至有一些初步证据表明木卫二大气中的水蒸气可能是羽流活动造成的。 这些羽流被认为与其冰壳内的内部海洋或液体储存库。
观测结果还显示了木星倾斜的磁场如何导致极光随着气态巨行星的旋转而改变亮度。 该场的倾斜度与木星自转轴的倾斜度约为 10°，而地球的倾斜度为 11°，这意味着卫星在其轨道的某些时刻将经历更大的相互作用。
最后，他们还注意到大气如何对由于暴露在阳光下和经过木星阴影之间的过渡而引起的温度变化做出快速反应。 波士顿大学天文学教授、第二篇论文的主要作者卡尔·施密特说：
“木卫一的钠在进入木星阴影后 15 分钟内变得非常微弱，但在进入阳光后需要几个小时才能恢复。这些新特征对于了解木卫一的大气化学成分确实很有洞察力。木星的日食提供了一个自然实验，这真是太棒了。了解阳光如何影响其大气层。”
这些最新的观察结果为这个已经非常令人兴奋的研究领域增添了兴奋。 未来几年，航天局将派遣更多机器人探险家前往木卫二和木卫三？ 美国宇航局的欧罗巴快艇和欧洲航天局的木星冰月探测器（JUICE）。
这些任务将对这些卫星进行多次飞越，收集其大气和表面成分的数据，并试图发现其内部可能存在生命的迹象（“生物特征”）。 近距离观看这些鲜红色的极光绝对会令人瞠目结舌！
