隱藏在木星極光成因背後的秘密

一種令人敬畏的存在。

朱諾拍攝的木星北極光紫外影像。NASA / JPL / Bertrand Bonfond

幾十年的研究絲毫沒有減弱存在於木星極光身上的那種神秘性。木星這個太陽系最大的行星雲層厚度至少可達5000公里，且其內部的溫度和氣壓都是極端的。而就在其頂部，存在著太陽系最為壯觀、威力最為強大的極光。

研究這些壯觀的景象，是美國宇航局的朱諾探測器的一大任務。最近《自然》雜誌上的一篇論文在進行了數據分析之後指出，木星的強大磁暴和地球磁暴產生的原因並不相同。

木星極光的紫外圖。NASA / SwRI / Randy Gladstone

極光，是磁場和輻射相互作用的產物。這一點無論在地球上還是木星上都是相同的。但朱諾的數據顯示，被木星大氣加速的電子能量級達到了40萬電子伏，是地球的10至30倍。但令人吃驚的不是這一點，而是它並非大部分木星極光的產生源頭。

主持該項研究工作的Barry Mauk博士表示，在木星上，那些極為明亮的極光產生的原因可能是一種我們知之甚少的湍流加速進程。數據顯示，當導致極光的能量密度越來越強之時，原有的進程就會變得不穩定，一種新的加速進程隨即取而代之。

木星極光紫外圖。此圖額外標註了朱諾獲取數據時的飛行途徑。NASA / SwRI / Randy Gladstone

這些發現對於木星的研究具有重要的啟發性意義。木星的成分和大氣動力學特點仍是導致許多謎團的背後原因。它對系外氣態巨行星和行星每的研究也有幫助。在最近一二十年間，人們發現了至少數以百計的氣態巨行星，它們的大小界於海王星和木星的數倍之間。

這些氣態巨行星的運行軌道各異。有的和主星非常近，有的非常遠。前者被稱為「熾熱的木星」，而後者被稱為「寒冷的氣態巨行星」。木星使帶電粒子得以加速的能力，可以提升人類對太空天氣、輻射環境的預報能力，降低宇航員執行任務時要面臨的風險。

正如Mauk所說，木星極光區的極高能量是一種令人敬畏的存在。這些高能粒子，是我們了解木星輻射帶過程中的一個環節。在朱諾的執行任務期間，探測器將會為我們帶來和木星成分、引力場、磁場、極地磁圈有關的大量資訊，為我們提供解開行星形成和演化之謎的線索。

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