木星强大的极光呈现出具有挑战性的神秘色彩

时间：2021-07-03 13:52:13 来源：

这是2016年12月11日朱诺航天器接近木星，越过两极并冲向赤道时，通过朱诺紫外线成像光谱仪的滤镜重建的木星北极光的视图。学分：NASA / JPL-Caltech / Bertrand Bonfond

美国国家航空航天局（NASA）的朱诺任务（Juno Mission）揭示了木星极地上空大量的能量回旋，这些能量助长了巨型行星的强大极光-但并非天文学家所预期的那样。

由位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的巴里·毛克（Barry Mauk）带领的小组在木星轨道的朱诺号航天器上检查了由紫外线光谱仪和高能粒子检测器仪器收集的数据，观察到了与木星一致的强大电势特征。磁场，以高达40万电子伏特的能量将电子加速向木星大气移动。这比在地球上观测到的最大极光电势高10至30倍，在地球上，通常仅需要几千伏特即可产生最强烈的极光-被称为离散极光-所看到的令人眼花，乱，扭曲，蛇状的北极光和南极光在阿拉斯加和加拿大，北欧以及其他许多北部和南部极地地区。

这幅图像是用朱诺的紫外线成像光谱仪的数据创建的，标志着朱诺读取木星极光的路径，突出显示了电子测量结果，该结果表明发现了所谓的离散极光加速过程，其下部面板中的“反转Vs”表示了这一发现。。学分：NASA / JPL-Caltech / SwRI / Randy Gladstone

木星在太阳系中拥有最强大的极光，因此团队并不惊讶于电势在其产生中发挥了作用。毛克说，令研究人员感到困惑的是，尽管在木星上存在着如此巨大的潜能，但它们有时还是被观测到，而不像地球上那样是最强烈的极光的来源。

“在木星上，最亮的极光是由某种我们不太了解的湍流加速过程引起的，”领导APL建造的木星高能粒子检测仪（JEDI）研究小组的Mauk说。“我们的最新数据表明，随着极光一代的功率密度变得越来越强，该过程变得不稳定，并且新的加速过程将接管。但是我们必须继续查看数据。”

科学家认为木星是一个超越我们太阳系的世界的物理实验室，他说木星将带电粒子加速为巨大能量的能力，对更遥远的天体物理学系统如何加速粒子产生了影响。但是，他们了解到驱动木星极光并改变其空间天气环境的力量，对我们自己的行星后院也有实际意义。

“我们在木星极光区域观察到的最高能量是巨大的。这些产生极光的高能粒子是理解木星辐射带的故事的一部分，这对朱诺和即将进行的正在发展中的木星航天器飞行构成了挑战。”“围绕辐射的衰弱效应进行工程设计一直是航天器工程师在地球和太阳系其他地方执行任务所面临的挑战。我们从这里学到的东西，以及从探索地球磁层的NASA的Van Allen探测器和磁层多尺度任务（MMS）这样的航天器中学到的东西，将教会我们很多有关太空天气以及在恶劣的太空环境中保护航天器和宇航员的知识。比较木星和地球的过程对于测试我们关于行星物理学原理的想法非常有价值。”

出版物：B. H. Mauk等人，“木星强大极光中的离散和宽带电子加速”，《自然》 549，66-69（2017年9月7日）doi：10.1038 / nature23648

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