首度捕捉木星黎明極光風暴誕生,與地球副磁暴非常相似

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 19 日 18:33 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


極光並不是地球的獨家景象,其他行星也有極光秀,事實上,太陽系內擁有最壯觀極光秀的星球應該是木星,只不過它的極光落在紫外波段,人眼看不到,且種類也不少。其中一種稱為黎明極光風暴,最早由哈伯太空望遠鏡發現,但直到現在,天文學家才透過朱諾號數據第一次理解它的誕生過程。

1994 年,哈伯太空望遠鏡的暗天體照相機(Faint Object Camera,FOC)首度拍下木星兩極出現在黎明時分的極光,如首圖所示,可以看見極光有一半在白天、一半在夜晚,然而當時望遠鏡也僅是一瞥這場極光秀,掩蓋在深沉夜晚中的所有極光細節一概不知。

雖然木星和地球的極光看起來有點相似,但實際差異非常大,比如地球極光起因於太陽風粒子與地球高層大氣碰撞,木星極光則是由高能電子產生(從木衛一埃歐大氣層剝離出來的),且可能永久存在、行為完全不同。

科學家不得不投入大量資金來研究木星令人難以置信的大氣現象,然而無論是伽利略號還是卡西尼號,這些木星探測器的飛行軌道都沒有飛越木星兩極,依然無法拍回完整木星黎明極光給科學家解謎,直到朱諾號(Juno)前往木星,這顆星球的各種面貌才開始被大量揭開。

也是直到現在,科學家才首次觀察到木星的黎明極光風暴如何從無到有。

在分析朱諾號數據的新研究中,科學家估計黎明極光風暴向太空發射了 100,000GW 紫外光,能量是典型木星極光的 10 倍,持續幾小時後才降為正常能量值。比利時列日大學天文學家 Zhonghua Yao 表示,木星的黎明風暴極光與地球上一種稱為副磁暴(substorm)的極光非常相似,雖然地球副磁暴是受到太陽風與行星際磁場方向影響,木星則是由行星與衛星之間的位置控制,但兩者都是磁層受到擾動、電漿與能量積累後增加系統不穩定性,進而導致能量爆炸釋放。

這些新發現將幫助科學家研究驅動不同星球極光形成的相異與相似之處,以更理解這些美麗的行星景象,至少我們知道了地球與木星的磁層雖然透過不同的機制儲存能量,但當能量積累至臨界點時,兩個系統以驚人的相似方式釋放這股能量。

新論文發表在《AGU Advances》期刊。

(首圖來源:)

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