木星强大的X射线极光之谜终于解决

太空网 · 科学 · 07月10日
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神秘的X射线耀斑

木星极光

一项新的研究发现,这个巨大行星的"北极光"可能与地球有着意想不到的相似之处。

极光,闪烁的光芒,被称为

北方或南方灯光

在地球上,可以看到太阳系内许多行星的两极以上。这些跳动的灯光是当来自太阳或其他天体的高能粒子撞击行星的磁层(由世界磁场控制的区域),沿着磁场线流动,与大气层中的分子碰撞时产生的。

木星的磁场非常强大-大约是地球磁场的2万倍-因此它的磁层非常大。如果在夜空中可以看到这个外星磁层,它的覆盖范围将是我们月球的数倍。因此,木星的极光比地球的强大得多,释放了数百千兆瓦-足以短暂地为人类文明提供动力。

照片中:朱诺对木星的惊人看法

木星神秘的X射线极光已经被解释,结束了40年来寻找答案的探索。天文学家首次看到了木星磁场被压缩的方式,它加热了粒子,并沿着磁场线引导它们进入木星的大气层,点燃了X射线极光。这种联系是通过结合NASA朱诺任务的现场数据和欧空局XMM -牛顿的X射线观测实现的。(图片来源: ESA / NASA / Yao / Dunn)

木星的极光也会发射出不寻常的X射线闪焰,这些闪焰是由带电的硫和氧离子喷出的。

木星的火山卫星埃欧

。光是木星的X射线极光就能释放出大约1吉瓦的能量,大约是地球上一个发电站几天内可能产生的能量。这些X射线极光通常像时钟一样脉冲,经常拍打几十分钟,持续数十个小时。

驱动这些耀斑的具体机制长期以来一直是一个谜。 " 40多年来,我们一直在困惑是什么可能导致木星壮观的X射线极光, "该研究的联合作者、北京地球和行星物理关键实验室的行星科学家姚忠华告诉Space . com 。

为了发现这些耀斑的来源,研究人员使用了NASA的

朱诺

绕木星运行的探测器,将于2017年7月16日和7月17日关闭,以检查这颗巨行星的磁层。同时,他们还有欧洲航天局的XMM -牛顿望远镜,该望远镜绕地球运行,远程分析来自地球的X射线 。

木星

.

科学家们发现, X射线耀斑显然是由木星磁场线的定期振动引发的。这些振动产生行星尺度的等离子体波-带电粒子云-将重离子沿着磁场线"冲浪" ,直到它们撞击地球大气层,以X射线的形式释放能量。

类似的等离子体波有助于在地球上生成极光。因此,尽管木星在各方面都比地球大得多-例如更大的质量和直径、更多的能量、更强的磁场和更快的自转- "木星的离子极光和地球的离子极光的过程似乎是相同的, "该研究的联合作者、伦敦大学学院天体物理学家威廉 邓恩告诉Space . com 。 "这暗示了空间环境的潜在普遍过程。 "

目前还不清楚为什么木星的磁场线经常振动。研究人员说,可能性包括与太阳风的相互作用,或与木星磁层内的高速等离子流的相互作用。

研究人员发现,冲向木星两极的带电粒子似乎没有足够的能量产生X射线极光, "所以它们在途中需要经历一些额外的加速, "姚说。 "这些额外的加速过程是什么? "

科学家们认为,木星大气层上方可能存在的巨大电压可能会加速这些带电粒子"以巨大的能量进入大气层" , 邓恩说, "这些可能发挥关键作用。 "

姚说,在未来,他建议调查其他世界,看看等离子波是否也能帮助驱动极光在那里。他说,土星、天王星、 海王星科技和可能的系外行星周围也可能发生类似的活动,不同种类的带电粒子"冲浪"波。

科学家们详细介绍

他们的调查结果

《科学进步》杂志今日(7月9日)在线报道。

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