科学家解决木星X射线极光的40年谜团

伦敦晚旗报 · 科学 · 07月10日
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几十年来,木星每隔几分钟就会产生一次X射线的神秘现象已经被科学家们解决了。

X射线是巨行星极光的一部分-当带电粒子与行星大气层相互作用时,可见光和看不见的光爆发。

虽然在地球上也有类似的现象产生北极光,木星的则要强大得多。

研究人员说,它释放出数百千兆瓦的能量,足以为人类文明提供短暂的动力。

我们已经看到木星产生X射线极光40年了,但我们不知道这是怎么发生的

研究人员将NASA目前环绕木星运行的朱诺卫星对木星环境的近距离观测与欧洲航天局XMM -牛顿天文台(位于地球轨道上)同时进行的X射线测量结合起来。

研究小组发现, X射线耀斑是由木星磁场线的周期性振动引起的。

这些振动产生等离子体波(电离气体),将重离子粒子沿着磁场线"冲浪" ,直到它们撞击地球大气层,以X射线的形式释放能量。

联合作者、加州大学洛杉矶分校Mullard空间科学实验室的威廉 邓恩博士说: "我们已经看到木星产生X射线极光40年了,但我们不知道这是如何发生的。

"我们只知道它们是在离子撞击地球大气层时产生的。

"现在我们知道这些离子是由等离子体波传输的-尽管类似的过程会产生地球自身的极光,但这种解释以前还没有提出过。

北极光/ PA线

"因此,它可能是一种普遍存在的现象,出现在空间的许多不同环境中。 "

这颗行星的X射线极光位于它的北极和南极,通常有时钟的规律。

在研究期间,木星每隔27分钟就会产生X射线爆发。

根据发表在《科学进步》杂志上的研究,撞击大气层的带电离子粒子来自木星卫星埃欧上巨大的火山喷发到太空中的火山气体。

这种气体被电离了-它的原子被剥离了,没有电子-这是因为木星附近的环境发生了碰撞,形成了环绕行星的环形等离子体。

联合作者之一,中国科学院姚中华博士说: "现在我们已经确定了这一基本过程,有很多可能性可以在下一步进行研究。

XrayaurorA2

"类似的过程可能发生在土星、天王星海王星科技和太阳系外行星周围,不同种类的带电粒子"冲浪"波。 "

在新的研究中,由加州大学洛杉矶分校和中国科学院领导的研究人员分析了朱诺和XMM -牛顿卫星在26小时内持续进行的对木星及其周围环境的观测。

他们发现朱诺探测到的等离子体中的波与X - mm牛顿记录到的木星北极的X射线极光耀斑之间有明显的相关性。

然后,专家们使用计算机模型来证实这些波将把重粒子推向行星的大气层。

然而,为什么磁场线周期性的振动还不清楚。

研究人员认为,这种振动可能是与太阳风相互作用的结果,也可能是木星磁层内高速等离子体流动的结果。

木星的磁场非常强大-大约是地球的2万倍-因此它的磁层-这个磁场控制的区域-非常大。

如果它在夜空中可见,那么它的覆盖范围将是月球的数倍。

这项工作得到了中国科学院、中国国家自然科学基金会、英国科学技术设施委员会(STFC)、皇家学会和自然环境研究委员会以及欧空局和美国航天局的支持。

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