木衛三極光結構有與地球類似處，天體極光或有共通物理機制

木衛三「蓋尼米德」（Ganymede）是天然衛星，體積略大於水星，是太陽系最大的天然衛星。不僅自有磁場，還有複雜的內部結構與可能存在的地下海洋。最新觀測顯示，這顆巨大衛星的極光，竟出現與地球極光極相似的細部結構。這項發現代表極光背後的關鍵物理機制，可能並非地球專屬，而是各天體的常態。

這是天文學家首次清楚看見木衛三極光細節。木衛三是太陽系唯一有磁場的衛星，性質與地球相似。極光觀測是研究太空天氣的重要方法之一，因能直接呈現太陽風粒子進入大氣時的影響。數百年來，人類在高緯度夜空看見紅、綠、紫、藍色等變幻光芒，也就是「極光」。太陽 11 年活動週期進入高峰期，近期中緯度地區也頻繁出現強烈極光。地球極光來自太陽風與地球磁層互動，當磁層能量釋放，高能帶電粒子會沿著磁力線導引至極區上層大氣，與氧與氮氣體碰撞後發光。

極光並非地球獨有，金星、火星、木星、土星與天王星等行星都觀測過。近十年來，「朱諾號」（Juno）探測器 2016 年抵達木星系統，研究更取得重大進展。2021 年 7 月 7 日，朱諾號飛掠木衛三，確認極光源自電子沉降至稀薄的氧大氣。紅外與紫外儀器分析，比利時列日大學（Université de Liège）團隊發現，木衛三極光在局部區域並非均勻光幕，而呈破碎的亮斑鏈。這類亮斑在地球極光也常出現，通常與磁層大尺度重組與能量釋放有關。由於木衛三與木星太空環境互動方式，某種程度類似地球與太陽風互動，這項發現暗示，只要有磁層與外部等離子體環境耦合，類似極光物理機制就可能在不同天體發生。

▲ 2021 年 7 月 7 日朱諾號近距離飛掠木衛三取得資料製作的紫外線極光藝術示意圖。由於朱諾號高速掠過，紫外光譜儀僅能取得狹長條帶影像，拼接後呈現極光的整體形態（左）。放大單一條帶（右）可見，極光並非均勻光幕，而是由一連串亮斑組成。類似的極光形態也曾在地球、木星與土星觀測到，顯示有共通的物理機制。（Source：NASA/JPL-Caltech/SwRI/UVS/ULiège/Gusbin/Bonfond）

不過，朱諾號對木衛三的近距離觀測不到 15 分鐘，且未來不會再次飛掠，因此這些亮斑出現的頻率與演變仍有待釐清。「木星冰衛星探測器」（Jupiter Icy Moons Explorer，JUICE）正前往木星系統，預定 2031 年抵達，會專門觀測木衛三。探測器配備與朱諾號類似的紫外光譜儀，可長時間監測極光活動，有望揭示更多木衛三極光形成與變化機制。