木星的磁场有两个“南极”

一项新的自然研究发现,木星的磁场与所有其他已知行星的磁场截然不同 – 它基本上有两个磁南极而不是一个。

科学家们用美国宇航局的朱诺号太空船分析了木星,该太空船于2016年到达地球。探测器的轨道将它带到两个木星的两极并在其表面上方仅4,000公里处飞行,映射木星的磁场 – 太阳系中最强的行星磁场 – 前所未有详情。

英国利兹大学的行星科学家克里斯琼斯说:“我们现在对木星的磁场有一个特写视图,几乎与我们对地球领域的了解一样好,这需要数百年的时间才能完成。” “这让我们有机会弄清楚地球以外的行星内部真正发生的事情。”

在朱诺之前,“我们最好的木星地图与地球相似,”研究的主要作者,马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的行星科学家金伯利摩尔说。然而,这些新发现表明,木星的磁场与地球的磁场截然不同。“我们一开始感到困惑,因为Juno向我们展示的场景与我们预期的完全不同,”她指出。

描绘行星磁场的一种方法是为行星着色,其中磁通量(连接磁铁相对端的力线)从行星出现,而蓝色则在磁通量返回的地方出现。在地球上,应用该配色方案导致地球在其北极附近呈深红色,在其南极附近呈深蓝色。

木星的磁场截然不同。再次,使用我们的配色方案,木星在其北极附近的一个带中呈深红色,但在两个点处呈深蓝色,其中一个靠近其南极,另一个绰号为赤道附近的“大蓝点”。(与地球上更为着名的“大红斑”无关,它在可见光下使天文学家眼花缭乱。)

“从我们相当模糊的先前观点来看,木星的磁场被认为就像地球一样 – 现在我们可以看到它真的不同了,”琼斯说,他没有参与这项研究。

此外,在地球上,行星磁场中不利于一个极点而非另一个极点的部分大部分均匀地分布在两极之间的区域,并且基本上可以被认为是缺乏颜色。相比之下,在木星上,不受任何一极影响的行星磁场部分几乎完全集中在北半球。

科学家认为,行星磁场源于它们的发电机 -在这些世界中由热量驱动的行星核心内的导电流体。发电机的运动导致电子在流体内移动,产生电流,进而产生磁场。在地球上,这些流体是熔融金属(如铁和镍),而在木星上,行星内部极高的压力和密度迫使氢气变成液态金属氢,这与金属一样导电。

研究人员认为,木星磁场的奇怪性质可能源于这种独特的内部结构。虽然地球的发电机在行星固体内核周围相对简单,均匀的液体外核内运行,但科学家们认为木星的核心“可能已溶解,并与地球的内半部混合,”摩尔说。

此外,木星是氢和氦的混合物,它们并不总是很好地混合。“就像地球上有水雨一样,木星可能在地球内部有氦雨,这可能会改变磁场,”摩尔说。“木星的风也可能会达到足够的电导率来影响田地的深度。”

摩尔说,来自朱诺的更多数据可以揭示木星内部的哪些情景可能是正确的。

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