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新发现:木星的极光是太阳系中最强大的,由其磁场线有规律的振动触发

前瞻网    2021-07-12 18:14

几十年来,科学家一直对极光是如何产生的感到困惑。一项新的研究发现,行星巨大磁场的振动,对X射线极光的产生起着关键作用。

他们指出,木星极光中神秘的X射线耀斑表明,这颗巨大行星的“北极光”可能与地球的“北极光”具有意想不到的相似之处。

新发现:木星的极光是太阳系中最强大的,由其磁场线有规律的振动触发

极光,可以在太阳系许多行星的两极上空看到。当来自太阳或其他天体的高能粒子撞击行星的磁层(由世界磁场控制的区域)并沿着其磁场线与大气中的分子碰撞时,就会产生这些在夜空中壮观舞动的光。

木星的磁场非常强——大约是地球磁场的2万倍——因此它的磁层非常大。如果外星磁层在夜空中可见,那么它覆盖的区域将是我们的月球的几倍大。因此,木星的极光比地球的要强大得多(是太阳系中最强大的),释放出数百亿瓦的能量——足以短暂地为所有人类文明提供能量。

木星的极光也会定期爆发出不寻常的X射线耀斑,这些耀斑被猜测是由木卫一喷出的带电硫离子和氧离子产生的,不过此前科学家们并未能看到背后的整个运行机制。仅木星的X射线极光就会释放大约10亿瓦特的能量,相当于地球上一个发电站几天内可能产生的能量。

研究人员发现,木星每27分钟就发射一次X射线,非常有规律。这些X射线极光的脉冲通常像钟表一样,有规律地跳动几十分钟,持续几十个小时。

为了揭开这些耀斑的来源,研究人员在2017年7月16日和17日使用了美国宇航局(NASA)的朱诺探测器来近距离检查这颗巨大行星的磁层。目前,朱诺探测器正围绕木星运行。

与此同时,他们还利用欧洲航天局的XMM-Newton望远镜,远程分析来自木星的X射线。

科学家们发现,X射线耀斑显然是由木星磁场线有规律的振动触发的。这些振动产生了行星尺度的等离子波——带电粒子云——使重离子沿着磁力线“冲浪”,直到它们撞向行星的大气层,释放出X射线形式的能量。

类似的等离子体波,也在我们的北极光和南极光中发挥着作用。这些粒子将这些波带到两极,并在碰撞时产生极光。而木星在各个方面都比地球大得多——比如质量和直径都更大,能量更大,磁场更强,自转更快。

目前,还不清楚为什么木星的磁场线会有规律地振动。研究人员说,可能性包括与太阳风的相互作用,或与木星磁层内高速等离子流的相互作用。

研究人员发现的冲向木星两极的带电粒子,似乎没有足够的能量产生X射线极光。科学家们认为,木星大气层上方可能存在巨大的电压,这可能会加速这些带电粒子“以巨大的能量冲向大气层……这些可能发挥了关键作用。”

近日,相关论文已刊登于《科学进展》。未来,研究人员建议研究其他行星,看看等离子体波是否也能在那里驱动极光。他们表示,类似的活动也可能发生在土星、天王星、海王星和可能的系外行星周围,不同种类的带电粒子也在高速“冲浪”。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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