科学家解开40年来木星X射线极光之谜

英国伦敦大学学院威廉·邓恩（William Dunn）博士领导的研究小组解决了一个数十年来的谜题，有关于木星是如何每隔几分钟就产生一次壮观的X射线爆发。

研究人员将美国航天局朱诺号（Juno）探测器对木星环境的近距离观测与欧洲太空总署的XMM-牛顿卫星（绕行地球运行之卫星）的同步X射线测量数据相结合。

研究小组发现，X射线耀斑是由木星磁力线的周期性振动引发的。 这些振动产生等离子波（waves of plasma），使等离子粒子沿着磁力线运动，直到进入行星的大气层，并以X射线的形式释放出能量。

邓恩指出，我们观察木星产生X射线极光已经有40年了，但不知这是如何发生，只知道它们是在离子撞入行星的大气层时产生的。 如今我们知道这些离子是由等离子波传送，这种解释以前没有人提出过。 因此，它可能是存在于太空中的一种普遍现象。

X射线极光发生在木星的南北两极，在这次观测期间，木星每隔27分钟就会产生X射线爆发。 撞击大气层的带电粒子，是来自于木卫一（Io）上的巨大火山喷发所产生的火山气体。他们发现，朱诺号探测到的等离子波与XMM-牛顿卫星观测到的木星北极的X射线极光耀斑之间存在明显的相关性。 接着，利用电脑模拟来确认等离子波会把重粒子推向木星的大气层。

磁力线周期性振动的原因尚不清楚，但这种振动可能和太阳风的相互作用或木星磁层内等离子高速运动造成。

【图：美国航天局;文：节录自台北市立天文科学教育馆网页】研究全文刊登在2021年7月9日出版的《科学进展》期刊

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