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木星的天然卫星们在它的极光中留下足迹

来源:比利时 时间:2023/3/17

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尽管木星几乎在各个方面都与地球截然不同,但木星确实具有几个令人感到熟悉的现象——包括极光,我们称之为北极光和南极光。但是木星极光有一些地球极光不具备的特征,这是由木星卫星造成的。

木星及其四个最大的卫星的合成照片(距离和大小不成比例)——维基百科

木星周围的卫星木星·木卫一·木卫二·木卫三·木卫四——维基百科

分析朱诺号数据的科学家发现了其中一些异常现象。他们看到了木卫一和木卫三造成的漩涡和斑点。并且通常情况下,事情并非像它从远处看上去那样。

年,朱诺号等候发射——维基百科

“你近距离观察时它总是令人惊讶的,”研究作者之一,来自比利时列日大学的天文学家伯特兰·邦方德(BertrandBonfond)告诉Gizmodo(一个报道消费电子产品新闻的流行科技网站),“你总是会发现真正令人惊讶和出人意料的小特征。你离得越近去看它,它看上去越复杂。”

与地球一样,木星的极光是带电粒子撞击木星大气并产生光晕的结果。以木星为例,这些粒子来自其磁层,即由其强磁场携带的围绕行星的等离子体。这种等离子体部分来自木卫一,但木卫一的磁场也在极光上留下了自己的印记。

木星极光红外成像仪拍摄的木星极光图像。巨大的圆环来自木卫一

图片来源:NASA

研究人员分析了来自朱诺号上的木星极光红外成像仪(JIRAM)上红外摄像机和光谱仪的数据。你可以将磁场想象为在空间中每个点上的一组指令,这些指令告诉带电粒子它们需要做什么。木卫一的磁场线像串珠一样连接木星和月球,当木卫一在等离子体和木星的磁场中移动时,它沿着这条线产生的波将电子送到木星的大气中。

科学家先前已经发现了这种行为的结果——木星极光的明亮足迹随木卫一一起移动。但是他们离近一点观察后,发现这似乎是两条路线或其他曲线的斑点——也许是二级涡流效应,两个磁场相交留下的痕迹。研究小组还看到木卫三在木星的极光中留下了斑点,但没有看到尾迹。

据《科学》杂志上发表的论文称,木星并不是唯一一个卫星对其极光造成干扰的行星,土卫二也留下了类似的足迹。

波士顿大学空间物理中心博士后研究员玛丽莎·沃格特(MarissaVogt)表示:“这些结果非常有趣,因为这是我们首次在木卫一极光足迹中看到双裂尾。”

这样的结果可以帮助我们了解木星和其他行星周围的强磁场环境。“它们为我们在整个太阳系中看到的不同磁场和等离子体环境或磁层提供了宝贵的见解。”沃格特说,“在这种情况下,我们正在学习有关木星卫星与木星磁层相互作用的新知识,以及这种相互作用如何在木星上产生极光。”

邦方德指出,目前,这些结论仅来自表象,而他们尚且无法进行许多其他观测。他说,现在科学家们需要从不同的仪器中获取所有结果,将它们放在一起,看看他们是否真的了解正在发生的事情。

相关知识

木星拥有79颗已确认的天然卫星,是太阳系内拥有最大卫星系统的行星。当中最大的4颗,统称伽利略卫星,由伽利略于年发现,这是首次(除了月球)发现不是围绕太阳的天体。19世纪末起,越来越多更小型的木星卫星被发现,并命名为罗马神话中的诸神之王朱庇特(或同等的宙斯)的各位情人、倾慕者和女儿。

木星的卫星之中有8颗属于规则卫星,它们沿几乎呈正圆的顺行轨道公转,轨道相对木星的赤道面倾斜度近乎零。4颗伽利略卫星的质量最大,足以形成近球体形状。其余4颗规则卫星的体积则小得多,轨道更接近木星,是木星环尘埃的主要来源。剩余的卫星都属于不规则卫星,它们分别有顺行和逆行轨道,距离木星较远,轨道倾角和离心率都非常高。这类卫星都很可能曾经围绕太阳公转,之后被木星所捕获的天体。自年以来,共有17颗已发现但未命名的不规则卫星。

作者:RyanF.Mandelbaum

FY:陆瞻

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