木星強(qiáng)大的X射線極光之謎終于得以解決
木星周圍那些“舞動(dòng)的線”是什么？來(lái)聽(tīng)聽(tīng)天文學(xué)家們?cè)趺凑f(shuō)。
木星上令人驚嘆的紫色極光從何而來(lái)？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(méi)有太大不同。
來(lái)自美國(guó)國(guó)家航天航空局衛(wèi)星朱諾和錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡的木星極點(diǎn)疊加圖像。
上圖中左側(cè)為木星北極X射線極光投影（紫色），該投影疊加在一個(gè)可視朱諾相機(jī)顯示的北極圖像上。圖中右側(cè)是南極對(duì)應(yīng)的圖像。
（圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局錢德拉/朱諾-沃克/鄧恩）
一項(xiàng)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(gè)太陽(yáng)系的一些行星的兩極之上可以看到它的身影。當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)或其他天體的高能粒子撞入行星的磁層——由一個(gè)星球的磁場(chǎng)控制的區(qū)域——并沿著其磁場(chǎng)線流動(dòng)，與大氣層中的分子碰撞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這些舞動(dòng)的光線。
木星的磁場(chǎng)極其強(qiáng)大——大約是地球的2萬(wàn)倍，因此它的磁層范圍也非常大。如果在夜空中能看到這個(gè)星體的磁層，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它覆蓋的區(qū)域相當(dāng)于月球大小的好幾倍。因此，木星的極光比地球的極光強(qiáng)大得多，能夠釋放出數(shù)百億瓦的能量——足夠?yàn)檎麄€(gè)人類世界短暫地供電。
圖示：朱諾相機(jī)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(jié)束了人們40年的探索。第一次，天文學(xué)家們看到了木星磁場(chǎng)被壓縮的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中粒子被加熱并沿著磁場(chǎng)線被傳遞到木星的大氣層，從而引發(fā)了X射線極光。這個(gè)結(jié)論是通過(guò)將美國(guó)宇航局朱諾相機(jī)傳回來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和歐洲航空局的XMM—牛頓太空望遠(yuǎn)鏡的X射線觀測(cè)到的情況相結(jié)合得到的。（圖片來(lái)源：歐洲航空局/美國(guó)航空局/姚/鄧恩）
木星的極光還會(huì)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(dāng)于地球上一個(gè)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(dòng)，有規(guī)律的跳動(dòng)幾十分鐘甚至幾十個(gè)小時(shí)。
長(zhǎng)期以來(lái)，這些耀斑活動(dòng)的具體機(jī)制一直是一個(gè)謎。“40多年來(lái)，我們一直在思考什么東西可能驅(qū)動(dòng)這些壯觀的木星X射線極光?！毖芯宽?xiàng)目的共同主筆人姚中華，一名北京地球和行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家說(shuō)。
為了發(fā)現(xiàn)這些耀斑的來(lái)源，研究人員利用美國(guó)宇航局圍繞木星運(yùn)行的朱諾相機(jī)，近距離檢查這顆巨行星的磁層。同時(shí)，他們讓歐洲航天局的XMM—牛頓太空望遠(yuǎn)鏡（繞地球運(yùn)行）遠(yuǎn)程分析來(lái)自木星的X射線。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，X射線耀斑顯然是由木星的磁場(chǎng)線的定期振動(dòng)所觸發(fā)的。這些振動(dòng)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(chǎng)線 “滑行“，直到它們進(jìn)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(zhì)量和直徑、更多的能量、更強(qiáng)的磁場(chǎng)和更快的自轉(zhuǎn)——“似乎造成木星離子極光和地球離子極光的過(guò)程是相同的，”該研究的共同主筆人、倫敦大學(xué)學(xué)院的天體物理學(xué)家威廉·鄧恩說(shuō)?！斑@暗示了空間環(huán)境的潛在普遍過(guò)程?！?/p>
目前尚不清楚為什么木星的磁場(chǎng)線會(huì)定期振動(dòng)。研究人員說(shuō)，可能與太陽(yáng)風(fēng)或木星磁層內(nèi)的高速等離子體流相互作用有關(guān)。
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(méi)有足夠的能量來(lái)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(guò)程來(lái)獲得加速，“姚說(shuō)?！澳切╊~外的加速過(guò)程是什么？“
科學(xué)家們表示，木星大氣層上方可能存在的巨大電壓可能會(huì)加速這些帶電粒子“以巨大的能量沖向大氣層，”鄧恩說(shuō)。“這些可能起到了關(guān)鍵作用?！?/p>
未來(lái)，姚建議對(duì)其他行星進(jìn)行調(diào)查，看看等離子體波是否也能幫助驅(qū)動(dòng)那里的極光。他說(shuō)，類似的活動(dòng)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(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)進(jìn)展》在線雜志上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。
BY:Charles Q。Choi
FY:若瑜
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參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來(lái)自：https://www.space.com/jupiter-x-ray-auroras-mystery-solved
本文由天文志愿文章組-若瑜翻譯自文章作者Charles Q. Choi的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除.
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