隐藏在木星极光成因背后的秘密

一种令人敬畏的存在。

朱诺拍摄的木星北极光紫外影像。NASA / JPL / Bertrand Bonfond

几十年的研究丝毫没有减弱存在于木星极光身上的那种神秘性。木星这个太阳系最大的行星云层厚度至少可达5000公里，且其内部的温度和气压都是极端的。而就在其顶部，存在着太阳系最为壮观、威力最为强大的极光。

研究这些壮观的景象，是美国宇航局的朱诺探测器的一大任务。最近《自然》杂志上的一篇论文在进行了数据分析之后指出，木星的强大磁暴和地球磁暴产生的原因并不相同。

木星极光的紫外图。NASA / SwRI / Randy Gladstone

极光，是磁场和辐射相互作用的产物。这一点无论在地球上还是木星上都是相同的。但朱诺的数据显示，被木星大气加速的电子能量级达到了40万电子伏，是地球的10至30倍。但令人吃惊的不是这一点，而是它并非大部分木星极光的产生源头。

主持该项研究工作的Barry Mauk博士表示，在木星上，那些极为明亮的极光产生的原因可能是一种我们知之甚少的湍流加速进程。数据显示，当导致极光的能量密度越来越强之时，原有的进程就会变得不稳定，一种新的加速进程随即取而代之。

木星极光紫外图。此图额外标注了朱诺获取数据时的飞行途径。NASA / SwRI / Randy Gladstone

这些发现对于木星的研究具有重要的启发性意义。木星的成分和大气动力学特点仍是导致许多谜团的背后原因。它对系外气态巨行星和行星每的研究也有帮助。在最近一二十年间，人们发现了至少数以百计的气态巨行星，它们的大小界于海王星和木星的数倍之间。

这些气态巨行星的运行轨道各异。有的和主星非常近，有的非常远。前者被称为“炽热的木星”，而后者被称为“寒冷的气态巨行星”。木星使带电粒子得以加速的能力，可以提升人类对空间气象、辐射环境的预报能力，降低宇航员执行任务时要面临的风险。

正如Mauk所说，木星极光区的极高能量是一种令人敬畏的存在。这些高能粒子，是我们了解木星辐射带过程中的一个环节。在朱诺的执行任务期间，探测器将会为我们带来和木星成分、引力场、磁场、极地磁圈有关的大量信息，为我们提供解开行星形成和演化之谜的线索。