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木星神秘极光风暴首次被观测到,与地球极光起源类似

2021-03-18 17:52 前瞻网   

 

木星神秘极光风暴首次被观测到,与地球极光起源类似

图片来源:论文

就像地球有壮观的极光一样,太阳系的其他行星也有自己版本的大气灯光秀。事实上,木星拥有太阳系中最强大的极光——我们肉眼看不见,但却在紫外线波长下发出明亮的光芒。

木星与地球的差异之大,科学家们投入了大量精力来研究是什么导致了这些令人难以置信的大气现象,现在有了新线索。在“朱诺号”探测器的帮助下,人类第一次观测到了木星黎明神秘极光风暴的开始。

木星的极光是由大量的高能电子形成的,这些电子大部分是从木卫一的大气层中剥离出来的。它们沿着磁场线加速到达木星的两极,在那里它们会坠落到上层大气中,与气体相互作用产生辉光。

这与地球上的极光不同,地球上的极光是由太阳风粒子产生的。另一不同的是,木星的极光是永久的,并且表现形式也不一样。

其中一种是黎明风暴,即极光在黎明时的强烈亮化和展宽,首次观测是在1994年。然而,这些黎明风暴开始于北极的夜晚一侧,直到“朱诺号”到达现场,我们才看到它们的形成。

比利时列日大学的天文学家伯特兰·邦方德解释说:“从地球上观察木星极光,你只能看到它的边缘,看不到木星两极的夜晚一面。”

“其他航天器——旅行者号、伽利略号、卡西尼号——的探索都是从相对较大的距离进行的,并没有飞过两极,所以无法看到完整的画面。这就是为什么朱诺号的数据如此重要,让我们更好地了解在夜晚发生了什么,黎明风暴诞生的地方。”

黎明风暴从木星的夜晚一侧开始,在黎明时分旋转进入视野,将木星的极光转变成炽热的紫外线灯塔,发出成百上千亿瓦的光——比通常的木星极光至少多10倍的能量。它们会持续几个小时,然后才会恢复到正常的能量水平。

因为这两颗行星的极光差异很大,所以产生黎明风暴的过程被认为与地球上看到的任何极光过程都不一样。然而,令人惊讶的是,来自“朱诺号”紫外光谱仪的数据看起来非常熟悉。

列日大学的天文学家Zhonghua Yao说:“当我们观察整个黎明风暴序列时,我们不禁注意到,木星的黎明风暴极光与一种被称为亚风暴的陆地极光非常相似。”

地球上的极光亚暴非常壮观。当地球的磁层被电流干扰时,就会发生这种现象,导致能量爆发性地释放到电离层。在那里,能量被耗散成一个复杂的、跳舞的极光,可以持续几个小时。

亚暴受到太阳风和行星际磁场方向的强烈影响。但是地球的磁层是由与太阳风的相互作用控制的;木星充满了从木卫一剥离出来的等离子体,这是由行星的位置控制的。

根据研究小组的分析,木星黎明的极光风暴受到木卫一等离子体溢出的影响,而不是太阳风的影响,但结果是一样的,磁层的扰动导致能量爆炸性释放。

在这两种情况下,等离子体和能量的积累逐渐增加了系统的不稳定性,直到爆发极光风暴。

这项研究发表在《美国农业大学进展》杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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