復(fù)雜的“拉鋸戰(zhàn)”點(diǎn)亮了木星上層大氣的極光
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：萊斯特大學(xué)的一項(xiàng)新太空研究首次揭示了一個(gè)復(fù)雜的“拉鋸戰(zhàn)”點(diǎn)亮了木星上層大氣的極光，該研究結(jié)合了美國(guó)宇航局（NASA）的復(fù)雜朱諾號(hào)探測(cè)器和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《地球物理學(xué)研究雜志：空間物理學(xué)》上，亮木描述了由木星的星上快速旋轉(zhuǎn)和其衛(wèi)星木衛(wèi)一伊奧上的火山釋放的硫和氧所驅(qū)動(dòng)的微妙的電流循環(huán)。
來(lái)自萊斯特大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的極光研究人員使用了來(lái)自朱諾號(hào)的磁場(chǎng)調(diào)查（MAG）的數(shù)據(jù)，該調(diào)查從圍繞這顆氣態(tài)巨行星的拉鋸戰(zhàn)軌道上測(cè)量木星的磁場(chǎng)，以及來(lái)自哈勃太空望遠(yuǎn)鏡攜帶的復(fù)雜太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀的觀測(cè)。
他們的亮木研究提供了最有力的證據(jù)，表明木星強(qiáng)大的星上極光與一個(gè)電流系統(tǒng)有關(guān)，該電流系統(tǒng)是極光與磁層中的物質(zhì)進(jìn)行“拉鋸戰(zhàn)”的一部分，磁層是拉鋸戰(zhàn)由該行星的巨大磁場(chǎng)主導(dǎo)的區(qū)域。
Jonathan Nichols博士是復(fù)雜萊斯特大學(xué)行星極光專業(yè)的講師，也是亮木該研究的通訊作者。他表示：“二十多年來(lái)，星上我們已經(jīng)有了將這些電流和木星強(qiáng)大的極光極光聯(lián)系起來(lái)的理論，能夠通過(guò)在數(shù)據(jù)中尋找這種關(guān)系來(lái)最終檢驗(yàn)這些理論是如此令人興奮。當(dāng)我們將一個(gè)與另一個(gè)繪制成圖時(shí)，當(dāng)我看到這種聯(lián)系是如此清晰時(shí)，我?guī)缀鯊囊巫由纤は聛?lái)。”
“發(fā)現(xiàn)這種關(guān)系是令人激動(dòng)的，因?yàn)樗粌H幫助我們理解木星的磁場(chǎng)是如何工作的，而且也幫助我們理解圍繞其他恒星運(yùn)行的行星的磁場(chǎng)，對(duì)于這些行星，我們以前曾使用過(guò)同樣的理論，現(xiàn)在又有了新的信心。”
盡管木星體積巨大--其直徑是地球的11倍以上--但它大約每9個(gè)半小時(shí)旋轉(zhuǎn)一次。
木衛(wèi)一的大小和質(zhì)量與地球的衛(wèi)星相似，但它圍繞木星運(yùn)行的平均距離為422,000公里；大約遠(yuǎn)了10%。木衛(wèi)一有400多座活火山，是太陽(yáng)系中地質(zhì)最活躍的天體。
科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直懷疑木星的極光與木衛(wèi)一以每秒數(shù)百公斤的速度噴出的物質(zhì)之間存在關(guān)系，但朱諾號(hào)捕獲的數(shù)據(jù)證明是不明確的。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的Scott Bolton博士是朱諾號(hào)任務(wù)的首席調(diào)查員。他說(shuō)：“這些關(guān)于木星極光如何工作的令人興奮的結(jié)果，證明了將哈勃的地球觀測(cè)與朱諾的測(cè)量相結(jié)合的力量。HST的圖像提供了廣泛的概述，而朱諾號(hào)則進(jìn)行了近距離的調(diào)查。他們共同組成了一個(gè)偉大的團(tuán)隊(duì)！”
從木衛(wèi)一釋放出來(lái)的大部分物質(zhì)被木星快速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)推動(dòng)著離開(kāi)木星，當(dāng)它向外移動(dòng)時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)速度趨于減慢。這導(dǎo)致了一場(chǎng)電磁“拉鋸戰(zhàn)”，在這場(chǎng)“拉鋸戰(zhàn)”中，木星試圖通過(guò)一個(gè)流經(jīng)行星上層大氣和磁層的電流系統(tǒng)來(lái)保持這些物質(zhì)以其旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
流出行星大氣層的電流部分，由沿磁場(chǎng)線向下發(fā)射的電子帶入大氣層上部，被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)木星的主要極光發(fā)射。
然而，在朱諾號(hào)到來(lái)之前，這個(gè)想法從未被測(cè)試過(guò)，因?yàn)橹皼](méi)有任何帶有相關(guān)儀器的航天器在木星附近繞行。而當(dāng)朱諾號(hào)在2016年抵達(dá)時(shí)，并沒(méi)有報(bào)告這樣一個(gè)電流系統(tǒng)的預(yù)期特征--雖然后來(lái)發(fā)現(xiàn)了這樣的特征--朱諾號(hào)任務(wù)的巨大驚喜之一是表明木星極區(qū)上方的電子的性質(zhì)比最初的預(yù)期要復(fù)雜得多。
研究人員將木星主要極光發(fā)射的亮度與在朱諾任務(wù)的早期階段從太陽(yáng)系最大行星的磁層中流走的電流的同步測(cè)量進(jìn)行了比較。這些極光是用地球軌道上的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的儀器觀測(cè)的。通過(guò)比較黎明時(shí)分對(duì)電流的測(cè)量和木星極光的亮度，研究小組證明了極光強(qiáng)度和磁層電流強(qiáng)度之間的關(guān)系。
Stan Cowley是萊斯特大學(xué)太陽(yáng)-行星物理學(xué)的名譽(yù)教授，也是這項(xiàng)研究的共同作者，他研究木星強(qiáng)大的極光已有25年。
Cowley教授補(bǔ)充說(shuō)：“有了朱諾號(hào)航天器五年多的在軌數(shù)據(jù)，再加上來(lái)自HST的極光成像數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)在有了詳細(xì)研究木星外部等離子體環(huán)境的整體物理學(xué)的材料，而且現(xiàn)在正在進(jìn)行的朱諾號(hào)的擴(kuò)展任務(wù)也會(huì)帶來(lái)更多的材料。我們希望在我們這篇論文之后，會(huì)有更多的論文來(lái)探索這個(gè)新的科學(xué)理解的寶庫(kù)。”
作者:焦點(diǎn)
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