朱诺号探测器对木星极光的新发现
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2016年12月11日,朱诺号宇宙飞船接近木星时,通过“朱诺紫外成像光谱仪”重现了木星极光的图像
来源:NASA/JPL-Caltech/Bertrand Bonfond
对科学家们而言,即使经过了几十年的研究,木星的大气层至今仍然是一个谜。和木星的体积一致,它的大气层也是太阳系中最大的。木星大气层的海拔高度超过5000千米,在温度和压力的条件下存在极限。最重要的是,这个星球的大气有着太阳系中最强的极光。
研究极光现象一直是朱诺号探测器于2016年7月5日到达木星的主要目标之一。然而,在分析了探测器仪器收集到的数据之后,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(JHUAPL)的科学家们惊讶地发现,木星强大的磁暴的来源与地球上的磁场并不相同。
《木星强极光中的离散和宽频段电子加速》最近发表在科学期刊《自然》上,论文详细描述了这项研究的发现。由应用物理实验室的科学家巴里·莫克(Barry Mauk)领导的研究小组分析了朱诺号的紫外线光谱图(UVS)和木星高能粒子探测仪(JEDI)收集的数据来研究木星的极地区域。
朱诺紫外分光仪的紫外极光图像
与地球一样,在木星上,极光是强辐射和木星磁场作用的结果。当这个磁层与带电粒子保持一致时,它就会加速电子向大气中的高能级。在研究朱诺号数据的过程中,JHUAPL团队观察了在高达40万电子伏特的能量水平上电子向木星大气加速运动的信号。
这大约是地球所经历的10~30倍,在地球上只需要几千伏的电压,就能产生最强烈的极光。考虑到木星拥有太阳系中最强大的极光,研究小组在行星大气层内发现如此强力并不奇怪。然而,令人惊讶的是,它并不是来源于这强烈的极光。
正如这项研究的主要作者巴里·莫克博士在JHUAPL的新闻稿中解释的那样:
“在木星上,最明亮的极光是由某种我们不太了解的湍流加速过程引起的。”我们最新的数据显示,随着极光产生的能量密度越来越强,这个过程变得不稳定,与此同时新的加速过程也开始了。我们对此将持续关注数据的变化。”
朱诺号对木星极光的解读
来源:NASA/SwRI/Randy Gladstone
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