人类首次观察到木星上极光黎明风暴的成形过程

地球上有瑰丽的极光,太阳系其它行星也有自己版本的大气光电闪烁现象。

实际上,木星具有太阳系行星中最强的极光,但我们却看不见——只有能够接收紫外线的眼睛才能一睹那耀眼的光芒。

由于木星与地球的差异巨大,科学家投入了大量资金来研究驱动这些令人难以置信的大气现象背后的原因——现在终于有了线索。多亏了朱诺(Juno)轨道卫星,我们现在首次观察到木星神秘的极光黎明风暴。

木星的极光由不断迸发的高能电子产生,这些电子大多从大气中剥离出来。它们沿着磁场线加速到木星的两极,然后它们冲入高层大气并与气体相互作用产生辉光。

这与地球不同——我们的极光来自太阳风中的粒子。此外,木星的极光是永久性的,且行为完全不同。

差异行为之一是黎明风暴——行星学家最早于1994年观察到,木星黎明时,极光会强烈增幅。但是,黎明风暴始于极点的晨昏线的另一侧,我们始终看不到它们的形成——直到NASA的Juno探测器到达现场。

比利时列日大学的天文学家Bertrand Bonfond解释说:“从地球上观测木星极光,甚至看不到木星两极的夜晚。”

木星上的黎明风暴是什么?

它们从行星的黑夜侧开始,随着黎明来临而爆发、旋转,将极光转为炽烈的紫外线信号灯,发出数百至数千吉瓦的光——至少比通常极光的能量大10倍。持续数个小时,然后才转为平常的能量水平。

ESA/Hubble & NASA/ULiège/Bonfond

令人惊异的是,来自朱诺紫外光谱仪的数据看起来并不陌生。

列日大学的天文学家姚中华(音)说:“当我们观察整个黎明风暴序列时,我们不禁注意到木星的黎明风暴极光与一种被称为亚暴的地球极光非常相似。”

地球上的极光亚暴。当地球磁层受到电流干扰时,导致能量爆炸性地释放到电离层中。

磁层亚暴受太阳风和行星际磁场方向的强烈影响。但是地球的磁层主要是与太阳风的相互作用。

根据研究团队的分析,木星的极光黎明风暴受到来自电离层而不是太阳风的等离子。但结果是一样的,磁层的扰动导致能量的爆炸性地释放。

姚说:“尽管地球和木星的极光’驱动力’是非常不同的,但数据首次显示了两个系统之间的联系。地球和木星的磁层通过非常不同的机制存储能量,但是当这种积累达到临界点时,两个系统以惊人的相似方式爆炸性地释放这种能量。”

该研究已发表在《AGU进展》上。

原文:https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-we-ve-seen-the-formation-of-jupiter-s-powerful-auroral-storms

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