木星周圍那些“舞動的線”是什么？來聽聽天文學家們怎么說。

木星上令人驚嘆的紫色極光從何而來？和地球上的極光又有什么不同？

這顆巨行星的極光與地球上的極光并沒有太大不同。

來自美國國家航天航空局衛(wèi)星朱諾和錢德拉X射線望遠鏡的木星極點疊加圖像。

上圖中左側為木星北極X射線極光投影（紫色），該投影疊加在一個可視朱諾相機顯示的北極圖像上。圖中右側是南極對應的圖像。

（圖片來源：美國國家航空航天局錢德拉/朱諾-沃克/鄧恩）

一項新的研究發(fā)現(xiàn)，木星極光發(fā)出的神秘X射線表明，這顆巨型行星的"北極光"可能與地球上的北極光有著意想不到的相似之處。

極光，以一種閃閃發(fā)光的展現(xiàn)方式被人們所熟知，也就是地球上的北極光和南極光。在整個太陽系的一些行星的兩極之上可以看到它的身影。當來自太陽或其他天體的高能粒子撞入行星的磁層——由一個星球的磁場控制的區(qū)域——并沿著其磁場線流動，與大氣層中的分子碰撞時，就會產(chǎn)生這些舞動的光線。

木星的磁場極其強大——大約是地球的2萬倍，因此它的磁層范圍也非常大。如果在夜空中能看到這個星體的磁層，就會發(fā)現(xiàn)它覆蓋的區(qū)域相當于月球大小的好幾倍。因此，木星的極光比地球的極光強大得多，能夠釋放出數(shù)百億瓦的能量——足夠為整個人類世界短暫地供電。

圖示：朱諾相機顯示的令人驚嘆的木星圖像。

現(xiàn)如今，木星神秘的X射線極光已經(jīng)得到了解釋，結束了人們40年的探索。第一次，天文學家們看到了木星磁場被壓縮的過程，這個過程中粒子被加熱并沿著磁場線被傳遞到木星的大氣層，從而引發(fā)了X射線極光。這個結論是通過將美國宇航局朱諾相機傳回來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和歐洲航空局的XMM—牛頓太空望遠鏡的X射線觀測到的情況相結合得到的。(圖片來源：歐洲航空局/美國航空局/姚/鄧恩)

木星的極光還會發(fā)出一些不同尋常的X射線耀斑，這些耀斑源自木星的火山衛(wèi)星木衛(wèi)二噴出的帶電硫和氧離子。僅僅是木星的X射線極光就釋放出大約1千兆瓦的能量，大約相當于地球上一個發(fā)電站幾天的發(fā)電量。這些X射線極光經(jīng)常像鐘表一樣跳動，有規(guī)律的跳動幾十分鐘甚至幾十個小時。

長期以來，這些耀斑活動的具體機制一直是一個謎?！?0多年來，我們一直在思考什么東西可能驅動這些壯觀的木星X射線極光?！毖芯宽椖康墓餐鞴P人姚中華，一名北京地球和行星物理重點實驗室的行星科學家說。

為了發(fā)現(xiàn)這些耀斑的來源，研究人員利用美國宇航局圍繞木星運行的朱諾相機，近距離檢查這顆巨行星的磁層。同時，他們讓歐洲航天局的XMM—牛頓太空望遠鏡（繞地球運行）遠程分析來自木星的X射線。

科學家們發(fā)現(xiàn)，X射線耀斑顯然是由木星的磁場線的定期振動所觸發(fā)的。這些振動產(chǎn)生了行星規(guī)模的等離子體波——帶電粒子云——使重離子沿著磁場線 "滑行"，直到它們進入行星的大氣層，以X射線的形式釋放能量。

類似的等離子波有助于在地球上產(chǎn)生極光。因此，盡管木星在各方面都比地球大得多——例如更大的質量和直徑、更多的能量、更強的磁場和更快的自轉——“似乎造成木星離子極光和地球離子極光的過程是相同的，”該研究的共同主筆人、倫敦大學學院的天體物理學家威廉·鄧恩說。“這暗示了空間環(huán)境的潛在普遍過程。”

目前尚不清楚為什么木星的磁場線會定期振動。研究人員說，可能與太陽風或木星磁層內的高速等離子體流相互作用有關。

研究人員發(fā)現(xiàn)的向木星兩極快速飛去的帶電粒子似乎沒有足夠的能量來產(chǎn)生X射線極光，"因此它們需要在途中經(jīng)歷一些額外的過程來獲得加速，"姚說。"那些額外的加速過程是什么？"

科學家們表示，木星大氣層上方可能存在的巨大電壓可能會加速這些帶電粒子“以巨大的能量沖向大氣層，”鄧恩說?！斑@些可能起到了關鍵作用?！?/p>

未來，姚建議對其他行星進行調查，看看等離子體波是否也能幫助驅動那里的極光。他說，類似的活動可能發(fā)生在土星、天王星、海王星和可能的系外行星周圍，伴隨著不同種類的帶電粒子"滑行"。

科學家們在《科學進展》在線雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

BY:Charles Q.Choi

FY:若瑜

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