高悬于大气层中的南北极光,时而柔和,时而璀璨,而在木星上,它们却表现得颇为诡异。
木星和地球一样,在其两极附近都有独特的极光(北极光换了个名字)。极光形成于带电粒子被行星或棕矮星的磁场加速,然后撞击大气层,在夜空中产生美丽的景象。在木星的案例中,其极光产生的许多电磁波是 X 射线——这对人眼来说是不可见的,但对于更深入地理解木星极光的形成至关重要。
在本周《自然·天文学》杂志上发表的一项研究中,天文学家宣布,他们利用 2007 年和 2016 年 XMM-Newton 和钱德拉太空望远镜的数据,终于能够详细观测到木星南极的 X 射线热点。令人惊讶的是,木星的 X 射线热点在两个半球之间并非完全同步。
在木星南半球,富含 X 射线的极光以恒定的速率脉冲,大约每九到十二分钟达到一次峰值。而北半球的极光则更为 erratic。它以看似与其南半球对应物无关的速度明暗变化。这与地球不同,地球上由太阳活动引起的极光往往以可预测的方式同时影响南北两极。
“木星 X 射线热点的行为引发了关于产生这些极光的机制的重要问题,”该研究的合著者 Licia Ray 在一份声明中说。“我们知道,太阳风离子以及来自木卫一火山爆发的氧、硫离子都参与其中。然而,它们在产生 X 射线辐射中的相对重要性尚不清楚。”
科学家们此前曾发现太阳风暴会导致木星极光活动增加,但他们也想知道其他因素,如木星强大的磁场,是否对其形成有更大的影响。
木星的极光还带来其他谜团。上个月,NASA 科学家测量到木星磁场中涌动着巨大的能量,这种能量足以产生地球上一些最亮的极光,但强度却强上数十倍。奇怪的是,如此高强度的能量并未产生木星上最强烈的极光,这是其极光与地球极光不符的又一方式。
为了解开这些(个)谜团,他们需要进行更仔细的观察。“朱诺号”探测器目前在木星附近,虽然没有 X 射线观测仪器,但它可以对可见光、无线电波和其他形式的电磁辐射进行测量。研究人员希望,结合更远的 X 射线观测,能够将 X 射线热点的观测与“朱诺号”在木星大气层中观察到的其他物理过程相匹配,最终揭示这些极光模糊的起源。