朱諾號數據顯示,木星的一些衛星在它的極光中留下了“足跡”

自從2016年7月抵達木星軌道附近以來,朱諾號就源源不斷地傳回有關這個氣態巨行星的大氣、磁場以及氣候模式的重要信息。它每53天就會掠過木星軌道一次,即到達所謂的“近木點”, 該探測器揭示了有關木星的更多內容,科學家將依靠這些信息來了解木星的形成和演化過程。

朱諾號數據顯示,木星的一些衛星在它的極光中留下了“足跡”

有趣的是,在這次任務最新傳回的一些信息中,涉及到其中兩個衛星是如何影響了木星最有趣的大氣現象之一的。這些信息可以在一項研究中看到——一個國際研究團隊發現了木衛一和木衛三是如何在木星的極光中留下“足跡”的。這些發現可以幫助天文學家更好地瞭解這顆行星及其衛星。

朱諾號數據顯示,木星的一些衛星在它的極光中留下了“足跡”

這項名為“朱諾號觀察到由木衛一誘發的木星極光的點狀結構和駁尾現象”的研究發表在《科學》雜誌上。該研究由國際天體物理學研究所(INAF)的A.穆拉領導,成員包括美國國家航天局的戈達德航天中心和噴氣推進實驗室,意大利航天局(ASI),美國西南研究院(SwRI),約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室(JHUAPL)和多所大學。

朱諾號數據顯示,木星的一些衛星在它的極光中留下了“足跡”

卡西尼號探測器獲得的紅外圖像,顯示出木衛一和木衛三對木星極光的干擾。來源:(c)科學(2018)。

與地球相似,木星的極光也發生在高層大氣,是高能電子與強大的行星磁場相互作用的結果。然而,正如朱諾號探測器使用紫外線光譜儀(UVS)和木星能量粒子探測器(JEDI)收集的數據所證明的那樣,木星的磁場比我們在地球上看到的任何事物都要強得多。

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除了其能量水平比地球上所能承受的高出10~30倍(高達400,000電子伏特)之外,無論何時,只要木衛一和木衛二接近木星,後者南部和北部的極光暴就會呈現橢圓形的擾動形態。正如研究者在他們的研究中解釋的那樣:

“可以看見南部和北部的主極光呈橢圓形,周圍環繞著與伽利略衛星有關的微小發射特徵。目前,我們通過朱諾號航天器的紅外線觀察結果,得知在木衛一經過的情況下,這種發射特徵呈現出一種旋渦形態,在外觀上與卡門渦街相似。”

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卡門渦街是流體力學中的一個術語,意思是由擾動而造成的一種週期性的旋渦模式。在這個案例裡,該團隊發現,當木衛一靠近木星時,就會形成一個數百公里的漩渦流,而在木衛一離開後,這個漩渦流就消失了。

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2016年12月11日,朱諾號航天器接近木星並掠過它的極點,朝著赤道的方向俯衝。通過朱諾號紫外線光譜成像儀的濾光片,得到了木星北部極光的合成圖。來源:美國國家航天局/加州理工學院-噴氣推進實驗室/伯特蘭·邦豐德

研究團隊同時也發現,極光帶中的兩個點是木衛三造成的,在主極光延伸出來的尾部,這些點甚至被一分為二。儘管研究者們不確定是什麼原因導致了這種分裂現象,但他們大膽地推測,可能是由木衛三和木星的磁場的相互作用產生的。(因為木衛三是唯一擁有自己磁場的木星衛星)

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該團隊認為,這些特徵顯示,在木星和木衛三之間磁力的相互作用要比他們之前所想的複雜得多。他們同時也指出,這些“足跡”並沒有出現在他們預設的地點,這表明人們可能需要對木星和它的衛星之間的磁力相互作用模型作出修正。

研究木星的磁暴是朱諾號任務的首要目標之一,更多地瞭解有關這顆行星的內部結構和它隨著時間的演變情況也同樣位於此列。天文學家們希望能通過這些工作,獲得更多有關太陽系的來龍去脈的信息。美國國家航天局也將這項任務延長到2021年,用額外的三年時間來收集關於這些謎團的答案。

1.維基百科全書

2.天文學名詞

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