新舊數據對比出木星磁場的長期變化,緯向風是影響關鍵

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 22 日 18:43 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


NASA 整理了 40 年來數個探測器路經木星時收集的數據,終於證明木星內部磁場隨著時間推移具有長期變化,這一發現將幫助科學家更了解該星球內部結構。

木星是太陽系內最大的行星,眾所皆知的地標就是大紅斑(Great Red Spot,GRS)──自 17 世紀首次觀察以來至今都還未消失的超大風暴,並且擁有超強大磁場,強度約地球磁場的 14 倍,是太陽系中除了太陽黑子以外最強的磁場源。

想要了解一個行星的磁場,我們需要近距離測量資料,NASA 過去因此派了先鋒 10 號(Pioneer 10)、先鋒 11 號(Pioneer 11)、航海家 1 號(Voyager 1)、尤利西斯號(Ulysses)等探測器過去和木星打招呼,並回傳第一手觀測資訊。

現在,NASA 將上述 4 個舊探測器收集的數據,與朱諾號(Juno)在 2016 年繪製的行星磁場圖進行對比,雖然舊探測器資料量有限,但與最新的磁場模型相比,兩者確實不太一致,科學家對木星內部磁場的長期變化(secular variation)終於有了眉目。

為什麼要強調木星內部磁場?《Live Science》解釋,因為木星還帶有數量驚人的衛星群,其中木衛一「埃歐」號稱太陽系地質活動最活躍的天體,其火山噴發的帶電粒子有部分進入木星的磁層和電離層(大氣層外圍的帶電粒子區域),也會因此改變木星磁場。

因此,研究人員特別開發新的演算法,刪除受衛星帶電粒子影響之數據,呈現最乾淨的木星本身磁場,我們終於可以看出是什麼因素導致木星磁場發生變化。

研究了幾種不同模型後,研究團隊認為是行星緯向風(Zonal wind)改變了磁場。這些風從木星頂層向下延伸超過 3,000公里深,而驅動緯向風的源頭來自木星大藍斑(Great Blue Spot)──與大紅斑不同,大藍斑是靠近木星赤道附近的強磁場區域,與緯向風結合後剪切並拉伸磁場,緩緩影響木星磁場長期變化。

論文主要作者 Kimee Moore 表示,很難相信是一個狹小的強磁場區域控制著長期變化,但數據不會騙人,接下來,科學家將開始建立木星磁場長期變化的地圖。新論文發表在《自然天文學》期刊。

(首圖來源:NASA